DE3879101T2

DE3879101T2 - Drehmomentuebertragungsvorrichtung, die auf drehgeschwindigkeitsdifferenz reagiert.

Info

Publication number: DE3879101T2
Application number: DE8888118528T
Authority: DE
Inventors: Takashi Okubo; Tooji Takemura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2008-11-08
Also published as: EP0315214A2; EP0315214A3; EP0315214B1; US4957473A; DE3879101D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz-Drehmomentübertragungsvorrichtung und auch eine Differentialeinheit, zu der eine eine auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmonentübertragungsvorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1 gehört.
Eine solche Vorrichtung ist aus DE-A-1630133 bekannt. Eine weitere Differentialeinheit mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, die auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagiert, ist aus JP 61-62642 bekannt.
Diese Differentialeinheit umfaßt ein Drehgehäuse und eine Ritzelanordnung, die mit dem Gehäuse drehbar ist. Die Ritzelanordnung enthält einen Ritzelträger und Ritzel auf dem Ritzelträger. Ein Paar Stirnräder ist mit den Ritzeln im Eingriff. Mit diesen Stirnrädern ist jeweils ein Paar drehender Nocken drehbar. Diese drehenden Nocken sind einander gegenüber angeordnet und zwischen ihnen befindet sich eine Hülse. Eine Trennwand in der Hülse unterteilt das Innere derselben in eine erste und eine zweite zylindrische Kammer. Die zylindrischen Kainmern öffnen sich jeweils zu den Nockenflächen der drehenden Nocken. Ein Silikonölkörper füllt diese Kammern. Die Kammern nehmen ein Paar Kolben auf, die jeweils an den Nockenflächen der drehenden Nocken beweglich anliegen. Die Trennwand ist mit einer Düse versehen, die eine begrenzte Fluidflußverbindung zwischen den Kammern ermöglicht.
Diese Differentialeinheit weist folgende Probleme auf:
Wenn eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Paar Stirnräder auftritt, bewegen sich die Kolben hin und her und verdichten das Öl adiabatisch. Aufgrund dieser adiabatischen Verdichtung erhöht sich die Temperatur des Öls und damit das Volumen des Öls. Da die Hülse in Bezug auf die Rotationsachse des drehenden Gehäuses radial außen angeordnet ist, wirkt eine Zentrifugalkraft auf das Öl, was zu einer weiteren Zunahme des Ölvolumens führt. Daher baut sich eine erhebliche innere Kraft auf, was zu einer Verformung der abgerundeten Enden der Kolben führt und die Nockenfläche beschädigt.
Dieser Aufbau einer großen inneren Kraft führt zu einem Bruch der Dichtung und damit zum Auslaufen von Öl. Dadurch kommt es bei langem Betrieb zu Ölverlust.
Während einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz wirken die Kolben so auf das Gehäuse, daß sie das Gehäuse und seinen Deckel voneinander trennen. Da das drehende Gehäuse drehbar von seitlichen Lagern getragen wird, wirkt diese Beanspruchung vom Gehäuse auf die Lager. Dadurch werden die seitlichen Lager sperrig und brauchen mehr Platz zur Anbringung.
Eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz-Drehmomentübertragungsvorrichtung ist von den Erfindern des Gegenstandes der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen und in DE-A-38 16 632, veröffentlicht am 1.12.88, beschrieben worden. Beide Patentanmeldungen legen den gleichen Gegenstand offen. Die in ihrer Fig. 10 dargestellte Drehgeschwindigkeitsdifferenz-Drehmomentübertragungsvorrichtung enthält ein Druckentlastungsventil, bei dem eine federgespannte Kugel verwendet wird, die in einem Ventilsitz sitzt, der mit einem Abflußkanal geformt ist, um einen Teil des Hydraulikfluids aus einer Sammlerkammer ablaufen zu lassen, wenn ein hydraulischer Druck in der Sammlerkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt. Im einzelnen wirkt der hydraulische Druck in der Sammlerkammer ständig auf die federgespannte Kugel. Die Kugel wird vom Ventilsitz gelöst und öffnet den Abflußkanal, um das Ablaufen eines Teils des hydraulischen Fluids aus der Sammlerkammer durch den Abflußkanal zu ermöglichen, wenn eine Kraft, die auf die Kugel wirkt und in Reaktion auf den hydraulischen Druck des Sammler abgeleitet ist, die Kraft der Feder übersteigt. Bei dieser Drehmomentübertragungsvorrichtung ist es schwierig, den Druck in der Sammlerkammer auf einem geeigneten Wert zu halten, der hoch genug ist, um das Auftreten einer Kavitation in dem Körper des hydraulischen Fluids zu verhindern, da das auf den hydraulischen Druck ansprechende Ventil eingesetzt wird, um den Abflußkanal der Sammlerkammer zu schließen.
Wenn das Kugelventil gegen die Feder gedrückt wird, um es vom Ventilsitz zu lösen, damit das Ablaufen hydraulischen Fluids durch den Abflußkanal möglich ist, wird ein effektiver Druckwirkungsbereich, durch den der hydraulische Druck in der Sammlerkammer wirkt, größer als ein effektiver Druckwirkungsbereich, durch den der hydraulische Druck wirkt, wenn die Kugel im Ventilsitz sitzt. Daher kann ein Abfall des hydraulischen Drucks in der Sammlerkammer nicht vermieden werden, wenn die Kugel sich vom Ventilsitz löst. Wenn eine stärkere Feder verwendet wird, um eine stärkere Setzlast zu erzeugen und den hydraulischen Druck in der Sammlerkammer auch nach dem Auftreten eines solchen Abfalls über dem geeigneten Wert zu halten, steigt der hydraulische Druck in der Sammlerkammer auf einen Wert, der über dem geeigneten Wert liegt, wenn die Kugel im Ventilsitz sitzt. In diesem Fall muß die Baulänge eines Halters, an dem die Sammlerfeder anliegt, vergrößert werden. Da die Kraft zunimmt, mit der jeder der Kolben beweglich an die Nockenflächen gedrückt wird, nimmt das Drehmoment, das bei keiner Drehgeschwindigkeitsdifferenz übertragen wird, zu, wodurch Geräusche und Vibrationen hervorgerufen werden. Wenn die Federkonstante der Feder, die die Kugel drückt, vergrößert wird, um die Kugel schnell wieder in Eingriff mit dem Ventilsitz zu bringen, ist es schwierig, einen Wert des hydraulischen Drucks in der Sammlerkammer festzulegen, bei dem die Kugel vom Ventilsitz gelöst wird, um den Abflußkanal zu öffnen, da die Setzlast der Feder sich mit einer kleinen Biegung der Feder stark verändert. Daher hat sich dieses Verfahren als nicht praktikabel erwiesen.
Ein weiteres dieser Ventilart eigenes Problem ist, daß Staub, der in dem hydraulischen Fluid mitgeführt wird, zwischen der Kugel und dem Ventilsitz angelagert werden kann, und so ein Auslaufen hydraulischen Fluids aus einem Spalt, der zwischen der Kugel und dem Ventilsitz entsteht, hervorrufen kann.
Diese Öffnung kann minimiert werden, wenn der Ventilsitz aus einem Material hergestellt wird, das sich der aus Stahl bestehenden Kugel besser anpaßt. Jedoch ist dies keine zufriedenstellende Lösung.
Es ist ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung zu schaffen, die verbessert ist, so daß die obenerwähnten Problem beseitigt oder zumindest gelindert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die auf eine Geschwindigkeitsdifferenz reagiert, geschaffen, die umfaßt:
ein erstes Drehelement, welches um eine Achse drehbar ist, wobei dieses erste Drehelement interne Nockenflächeneinrichtungen aufweist;
ein zweites Drehelement, welches in diesem ersten Drehelement angeordnet ist, wobei dieses zweite Drehelement einen Rotor aufweist, der eine Vielzahl von sich nach außen öffnenden radialen Zylindern aufweist, welche diesen internen Nockenflächeneinrichtungen gegenüberliegen;
hydraulische Einrichtungen zum Übertragen eines Teils des Drehmomentes von einem dieses ersten und dieses zweiten Drehelementes zu dem anderen, in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drehelement,
wobei die hydraulischen Einrichtungen Kolben in diesen Zylindern aufweisen, die im Eingriff mit diesen internen Nockenflächeneinrichtungen sind, und die sich in Reaktion auf diese Drehgeschwindigkeitsdifferenz hin- und herbewegen, um variable Volumendruckkammern in diesen Zylindern entsprechend auszubilden,
wobei diese Hydraulikeinrichtungen einen Sammler mit einer Sammlerkammer aufweisen, und eine Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung, welche in Strömungsverbindung mit diesen Druckkammern und mit dieser Sammlerkammer steht, wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung das Ausbringen von Hydraulikfluid von jeder dieser Druckkammern beim Ausbringhub des entsprechenden Kolbens in diese Sammlerkammer ermöglicht, und wobei diese Hydraulikfluid- Kanaleinrichtung die Versorgung von Hydraulikfluid von dieser Sammlerkammer zu jeder dieser Druckkammern im Ansaughub von jedem dieser Kolben ermöglicht,
wobei diese Hydraulikeinrichtungen Öffnungseinrichtungen aufweisen, um das Ausbringen des Hydraulikfluids von jeder dieser Druckkammern während des Ausbringhubes des jeweiligen Kolbens zu beschränken,
wobei diese Hydraulikeinrichtungen weiterhin Ventileinrichtungen aufweisen, um einen Teil dieses Hydraulikfluids von dieser Sammlerkammer aus zubringen.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der obenerwähnten Art geschaffen, wobei dieses erste Drehelement ein Differentialgehäuse beinhaltet, welches um diese Achse drehbar ist, ein Ritzelträger, welcher mit diesem Differentialgehäuse drehbar ist, Ritzel, die drehbar in diesem Ritzelträger gehalten sind, ein Gehäusedeckel, welcher an dem Differentialgehäuse befestigt ist, wobei dieser Gehäusedeckel mit einem Nockenring ausgebildet ist, welcher diese interne Nockenflächeneinrichtung bildet, und wobei dieses zweite Drehelement eine Stirnradeinrichtung aufweist, die mit diesen Ritzeln in Eingriff steht, und einen Rotor, der integral mit diesem Stirnrad ausgebildet ist, wobei dieser Rotor diese Vielzahl von sich radial nach außen öffnenden Zylindern enthält.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der obenerwähnten Art geschaffen, welche ein Differentialgehäuse aufweist, das um diese Achse drehbar ist, einen Ritzelträger, welcher mit diesem Differentialgehäuse drehbar ist, ein Paar von Stirnrädern, welche mit diesen Ritzeln im Eingriff stehen, wobei dieses erste Drehelement einen Nockenring aufweist, der einstückig mit einem dieser Paare von Stirnrädern ausgebildet ist, und wobei dieser Nockenring eine interne Nockenoberflächeneinrichtung aufweist, wobei dieses zweite Drehelement einen Rotor aufweist, der integral mit dem anderen von diesem Paar von Stirnrädern ausgebildet ist, und wobei dieser Rotor diese Vielzahl von sich radial nach außen öffnenden Zylindern aufweist.
Bei einer besonderen Ausführung der Erfindung wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der obenerwähnten Art geschaffen, wobei dieser Sammler einen Sammlerkolben beinhaltet, und wobei diese Ventileinrichtungen einen Abflußkanal aufweisen, welcher sich zu der Sammlerkammer öffnet, eine Hülse, die integral mit diesem Sammlerkolben ausgebildet ist, und welche diesen Abflußkanal bildet, eine Stange, welche in bezug auf diesen Rotor stationär ist und sich in diese Hülse erstreckt, und Einrichtungen, welche von dieser Stange zum dichtenden Eingriff mit dieser Hülse getragen werden.
Bei einer weiteren besonderen Ausführung der Erfindung wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der obenerwähnten Art geschaffen, wobei dieser Sammler einen Sammlerkolben aufweist, mit einem Ventilkolben, der in diesen Abflußkanal eingeschoben ist, und Einrichtungen, welche in diesem Abflußkanal gehalten sind, um im dichtenden Eingriff mit diesem Ventilkolben zu stehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 3, der eine Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein schematischer Teilschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, der die Düsenplatte zeigt;
Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das Kennlinien zeigt;
Fig. 5 ist ein schematischer Schnitt ähnlich Fig. 1, der eine zweite Ausführung zeigt;
Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, die eine dritte Ausführung zeigt;
Fig. 7 ist ein Schema, das eine geschlossene Ventilstellung eines Druckentlastungsventils des bei der dritten Ausführung eingesetzten Sammlers zeigt;
Fig. 8 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, die die dritte Ausführung zeigt;
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht entlang Pfeil B in Fig. 8; und
Fig. 10 ist ein vergrößerter Teilschnitt von Fig. 8.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Bei den beigefügten Zeichnungen stellt Fig. 1 ein Selbstsperrdifferential dar, das allgemein mit dem Bezugszeichen A1 bezeichnet wird und die vorliegende Erfindung beinhaltet. Diese Einheit A1 umfaßt allgemein ein Differential, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, und eine auf Drehgeschwindigkeitsänderung reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 bezeichnet wird.
Das Differential 1 umfaßt ein Antriebselement in Form eines drehbaren Gehäuses 10, das um eine Achse drehbar ist, und zwei getriebene Elemente in Form von zwei Antriebsachsen 15 und 16, die in einander entgegengesetzten Richtungen vom Gehäuse allgemein entlang der Achse, um die das Gehäuse 10 drehbar ist, nach außen verlaufen. Ein Ritzelträger 11 ist im Gehäuse 10 angebracht, dreht sich mit ihm und trägt Ritzel 12. Ein Paar Stirnräder 13 und 14 sind auf dem Paar Antriebsachsen 15 und 16 verkeilt.
Um die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Antriebsachse 16 und dem Gehäuse 10 zu begrenzen, ist die auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 vorhanden. Diese Vorrichtung 2 umfaßt ein erstes Drehelement in Form eines Nockenrings 30, mit dem ein Gehäusedeckel 10A ausgeformt ist. Der Gehäusedeckel 10A ist auf herkömmliche Weise am Gehäuse 10 angebracht. Der Nockenring 30 ist mit ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31 geformt, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist. Umgeben vom Nockenring 30 ist ein zweites Drehelement in Form eines Rotors 40. Der Rotor 40 hat, wie in Fig. 1 zu sehen ist, einen linken Endbereich, an dem die Zähne des Stirnrades 14 ausgeformt sind, und dient so als Träger der Zahnräder von Stirnrad 14, und er hat, wie in Fig. 1 zu sehen ist, einen rechten Endbereich, der mit einer Grundbohrung mit innerem Keilprofil versehen ist, die das äußere Keilprofil aufnimmt, das an der Antriebsachse 16 ausgeformt ist. Wenn es zu einer Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Differentialgehäuse 10 und Antriebsachse 16 kommt, wird ein Teil des Antriebs, wie im folgenden erläutert, über hydraulische Einrichtungen übertragen.
Die hydraulische Einrichtung umfaßt die ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31, 6 Zylinder 42, die im Rotor 40 angeordnet sind (siehe Fig. 3), und 6 Kolben 50, die in den entsprechenden Zylindern 42 angeordnet sind. Jeder Kolben 50 hat einen Dichtungsring 51 und begrenzt eine Druckkammer 60. Die Kolben 50 haben kugelig gerundete Oberseiten 50a. Die hydraulische Einrichtung umfaßt auch eine Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung. Die Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung enthält, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, drei axiale Kanäle 71, von denen jede zwei radiale Kanäle 70 hat, die von ihnen zu zwei einander diametral gegenüberliegenden Druckkammern 60 verlaufen. Die axialen Kanäle 71 verlaufen innerhalb des Rotors 40 von einer radial verlaufenden Abschlußwand einer Sammlerkammer 90. Die Fluidverbindung zwischen der Sammlerkammer 90 und den axialen Kanälen 71 ist jedoch an den Düsen 72 eingeengt.
Die Düsen 72 werden von einer Düsenblende 73 (siehe auch Fig. 2) gebildet, die zwischen einem Halter 102 und der radial verlaufenden Abschlußwand der Sammlerkammer 90 angeordnet ist. Die radialen und axialen Kanäle 70 und 71 und die Sammlerkammer 90 wirken zusammen und bilden einen Gleichgewichts-Fluidkreislauf. In Verbindung mit einer der beiden einander diametral gegenüberliegenden Druckkammern 60, die durch die radialen Kanäle 70 und die dazu gehörenden axialen Kanäle 71 in Fluidverbindung stehen, ist ein Einweg-Kugel-Rückschlagventil 83. Jedes der Einweg-Kugel-Rückschlagventile 83 hat einen radialen Kanal 81, dessen eines Ende sich zur Druckkammer 60 öffnet und dessen gegenüberliegendes Ende sich zu einem axialen Mittekanal 82 öffnet. Mit diesen Einweg-Kugel-Rückschlagventilen 83 wird das Austreten von hydraulischem Fluid aus den zugehörigen Druckkammern 60 durch die entsprechenden axialen Kanäle 81 verhindert, obwohl die Zufuhr von Hydraulikfluid in diese Druckkammern 60 möglich ist. Der axiale Mittelkanal 82 hat ein Ende, das sich zur Sammlerkammer 90 öffnet, und er verläuft innerhalb des Rotors 40. Dieser axiale Mittelkanal 82, drei Einweg-Kugel-Rückschlagventile 83 und die Sammlerkammer 90 wirken zusammen und bilden einen Druckminderungs-Hydraulikkreislauf.
Die Sammlerkammer 90 wird von der Halteplatte 102 und dem Sammlerkolben 91 begrenzt, der durch eine Sammlerfeder 93 in Form einer Doppelfederanordnung auf die Halteplatte 102 zu gedrückt wird. Die Sammlerfeder 93 ist wirksam zwischen dem Sammlerkolben 91 und einem Federhaltering 92 angebracht, der am Rotor 40 befestigt ist.
Um zu verhindern, daß der hydraulische Druck in der Sammlerkammer 90 übermäßig ansteigt, ist der Sammlerkolben 91 mit einer axialen Hülse 101 versehen, die einen Ablaufkanal bildet, während der Halter 102 eine axial vorstehende Stange 102a hat, die gleitend in die Hülse 101 eingepaßt ist. Die Stange 102a hat einen Dichtungsring, der abdichtend an der Innenwand der Hülse 101 anliegt. So wirken die Stange 102a, der Dichtungsring darauf und die Hülse 101 zusammen und bilden ein Entlastungsventil, das allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet wird. Ein Anstieg des hydraulischen Drucks in der Sammlerkammer 90 bewirkt ein Verschiebung des Sammlerkolbens 91 nach rechts in Fig. 1 gegen die Sammlerfeder 93. Wenn der hydraulische Druck in der Sammlerkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet, löst sich die Hülse 101 aus dem Eingriff mit dem von der Stange 102a getragenen Dichtungsring, wodurch ein Teil des Hydraulikfluids durch die Hülse 101 aus der Sammlerkammer 90 auslaufen kann.
Im folgenden wird die Funktion der Ausführung beschrieben.
(A) Wenn keine Drehgeschwindigkeitsdifferenz vorliegt:
Das ist der Fall, wenn ein Fahrzeug, das mit der Selbstsperrdifferentialeinheit A1 versehen ist, auf einer trockenen Straße mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit fährt, und somit keine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Rädern auftritt, die an die Antriebsachsen 15 und 16 gekuppelt sind. Da keine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Nockenring 30, der mit dem Gehäusedeckel 10A aus einem Stück besteht, und dem Rotor 40 vorliegt, bewegen sich die Kolben 50 nicht hin und her, und daher wird kein Drehmoment von Nockenring direkt zum Rotor 40 übertragen. Daher wird der Antrieb vom Motor zwischen den Antriebsachsen 15 und 16 gleich verteilt.
Jedoch werden, wenn das Fahrzeug gerade auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit fährt, die Kolben 50, selbst wenn keine Drehgeschwindigkeitsdifferenz vorliegt, durch die schnelle Rotation von Rotor 40 aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen in Druckkontakt mit den ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31 geschleudert. Dadurch wird direkt vom Nockenring 30 ein Drehmoment auf den Rotor 40 übertragen, was einen zwischen dem Gehäuse 10 und der Antriebsachse 16 auftretenden Schlupf begrenzt.
(B) Wenn Drehgeschwindigkeitsdifferenz vorliegt:
Wenn das Fahrzeug schwieriges Terrain durchfährt und es zu Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Antriebsachsen 15 und 16 kommt, liegt eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Nockenring 30, der mit dem Gehäusedeckel 10A aus einem Stück besteht, und dem Rotor 40 vor. Durch diese Drehgeschwindigkeits differenz bewegen sich die Kolben 50 hin und her, da sie auf den ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31 gleiten. Wenn sich die Kolben 50 hin- und herbewegen, tritt bei den Ausstoßhüben der entsprechenden Kolben 50 Hydraulikfluid aus den Druckkammern 60 in die Sammlerkammer 90 aus, wobei der Fluß durch die Düsen 72, die durch die Düsenplatte 73 gebildet werden, eingeengt wird. Dies wird durch die radialen Kanäle 70 und die axialen Kanäle 71 erreicht. Aufgrund der Flußeinengung durch die Düsen 72, erhöht sich bei den Ausstoßhüben der Kolben 50 der Druck in jeder der Druckkammern 60. Dieser Druckanstieg drückt den entsprechenden Kolben 50 fest an die ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31. Wenn es in der Druckkammer 60 während ihres Ansaughubs zu einem Druckabfall kommt, wird der Druckkammer 60 Hydraulikfluid von der Sammlerkammer 90 zugeführt. Dies wird über die axiale Mittelbohrung 82 und die Einweg-Kugel-Rückschlagventile 83 bewerkstelligt. Dadurch nimmt ein Teil des Drehmomentes, der direkt vom Nockenring 30 zum Rotor 40 übertragen wird, zu, wenn die Drehgeschwindigkeitsdifferenz zunimmt. Dadurch wird ein Differentialschlupf in Reaktion auf das vom Nockenring 30 zum Rotor 40 übertragene Drehmoment begrenzt. Dieses Drehmoment wird als Differentialschlupfbegrenzungsdrehmoment ΔT (Delta T) bezeichnet.
Dieses Differentialschlupfbegrenzungsdrehmoment ΔT (Delta T), das vom Nockenring 30 zum Rotor 40 übertragen wird, wird durch die algebraische Summe der Kräfte bestimmt, mit denen die Kolben 50 an den Nockenring 30 gedrückt werden. Jede Kraft ist das Produkt des effektiven Druckwirkungsbereiches jedes Kolbens 50 und des hydraulischen Drucks in der zugehörigen Druckkammer 60. Der hydraulische Druck in jeder der Druckkammern 60 wird durch den Druckabfall bestimmt, der über der zugehörigen Düse 72 entsteht, die sich in der Düsenplatte 73 befindet. Der Druckabfall wird groß, wenn die Drehgeschwindigkeitsdifferenz ΔN (Delta N) zunimmt. Je größer also der Betrag der Drehgeschwindigkeitsdifferenz ΔN (Delta N), desto größer ist das Drehmoment ΔT (Delta T). Die durchgezogene Kurve in Fig. 4 stellt die Änderungskennlinie von ΔT (Delta T) gegen ΔN (Delta N) dar. Wie bereits beschrieben, ist das Drehmoment ΔTC (Delta TC) umso größer, je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit V. Das effektive Drehmoment ist also die Summe von ΔT (Delta T) und ΔTC (Delta TC). Die gestrichelte Kurve stellt die Änderungskennlinie des effektiven Drehmoments dar, das sich nicht nur mit der Drehgeschwindigkeitsdifferenz ΔN (Delta N) ändert, sondern auch mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Da verhindert wird, daß der hydraulische Druck in der Sammlerkammer 90 den vorgegebenen Wert überschreitet, indem ein Teil Hydraulikfluid über das Entlastungsventil 100 abgegeben wird, ist das maximale Drehmoment auf ΔTCmax begrenzt.
Aus obenstehender Beschreibung geht hervor, daß der Einfluß der Zentrifugalkraft auf das Hydraulikfluid geringer ist als nach dem Stand der Technik, da sich das Hydraulikfluid nahe der Rotationsachse der Differentialeinheit A1 befindet.
Durch das Vorhandensein des Entlastungsventils 100 wird verhindert, daß die Kraft, mit der jeder der Kolben 50 an dem Nockenring 30 anliegt, nicht übermäßig zunimmt. Das aus der Sammlerkammer 90 über Entlastungsventil 100 abgegebene Hydraulikfluid fließt radial nach außen, und das Hydraulikfluid fließt am Dichtungsring 51 jedes der Kolben 50 bei dessen Ansaughub vorbei, wenn es in der zugehörigen Druckkammer 60 zu einem Druckabfall kommt. Um diesen Fluß von Hydraulikfluid zu ermöglichen, hat jeder der Dichtungsringe 51 einen nach innen gerichteten Ansatz, der an der zylindrischen Wand des Zylinders 42 anliegt. Dieser Ansatz dient als Einwegventil, das nur diesen nach innen gerichteten Fluß von Hydraulikfluid ermöglicht. Bei dieser Anordnung wird die Änderung der Gesamtmenge des Hydraulikfluid minimiert.
Da die Sammlerkammer 90 vorhanden ist, wird eine Änderung des Volumens des Hydraulikfluids ausgeglichen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird im folgenden eine zweite Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Diese zweite Ausführung, die allgemein mit dem Bezugszeichen A2 bezeichnet wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführung A1 darin, daß eine auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Antriebsachsen 15 und 16 ein Drehmoment zwischen den beiden Antriebsachsen 15 und 16 überträgt, während bei der ersten Ausführung A1 die auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Differentialgehäuse 10 und der Antriebsachse 16 ein Drehmoment von dem Differentialgehäuse 10 zur Antriebsachse 16 überträgt. Bei der gleichen Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Antriebsachsen 15 und 16 verdoppelt die Drehgeschwindigkeitsdifferenz, die auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 der zweiten Ausführung A2 wirkt, die Drehgeschwindigkeitsdifferenz, die auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 der ersten Ausführung A1 wirkt. Damit begrenzt diese, mit der zweiten Ausführung A2 vorgeschlagene Anordnung der Drehmomentübertragungsvorrichtung den Differentialschlupf wirksamer als die Anordnung der ersten Ausführung A1.
Es ist ersichtlich, daß in Fig. 5 und Fig. 1 durchgängig die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile verwendet werden. In Fig. 5 wird ein Differentialgehäuse 10 mit einem Gehäusedeckel 10A mittels der Lager 111 und 112 drehbar von einem Gehäuse 110 getragen. Ein Tellerrad 113 ist mit Schrauben am Gehäuse 10 befestigt. Ein Antriebsritzel 114 ist mit dem Tellerrad 113 im Eingriff. Eine Achsantriebswelle 15 erstreckt sich durch eine Mittelöffnung in Gehäuse 10 hinein, mit der ein Ritzelträger ausgeformt ist. Ein Stirnrad 13, das auf der Antriebsachse 15 mit Keilprofil befestigt ist, erstreckt sich durch die Mittelöffnung des Ritzelträgers 11 und ist mit einem Rotor 40 einer auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierenden Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 aus einem Stück geformt. Der Rotor 40 wird von einem Nockenring 30 umgeben, mit dem ein weiteres Stirnrad 13 ausgeformt ist. Eine Nabe 30A, die auf einer Antriebsachse 16 mit Keilprofil befestigt ist, ist, wie dargestellt, an dem Nockenring 30 angeschraubt. Daher wird ein Antriebsdrehmoment, das über das Ritzel 14 und Tellerrad 113 zum Differentialgehäuse übertragen wird, einerseits über Ritzel 12 und Stirnrad 13 zur Antriebsachse 15, und andererseits über die Ritzel 12, Nockenring 30 und Keilnabe 10A zur Antriebsachse 16 übertragen. Eine in Fig. 5 abgebildete, auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 ist bis auf die Tatsache, daß eine Sammlerfeder 93 in Form einer Belleville-Feder anstelle der in Fig. 1 verwendeten Doppelfederanordnung verwendet wird, eine Flußdrossel 72 in jedem axialen Kanal 71 anstelle der in Fig. 1 verwendeten Düsenplatte 73 verwendet wird, und ein auf Druck ansprechendes Einweg-Rückschlagventil als Entlastungsventil 100 im unterschied zu dem in Fig. 1 verwendeten, auf Volumen ansprechenden Ventil verwendet wird, im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 abgebildete, auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, weisen eine obere Hälfte des Sammlerkolbens 91 und eine untere Hälfte desselben Begrenzungen auf, zwischen denen der Sammlerkolben 91 beweglich ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 10 wird im folgenden eine dritte Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Figuren werden durchgängig die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 5 zur Bezeichnung ähnlicher Teile wie in Fig. 1 bis 5 verwendet.
Diese dritte Ausführung einer auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierenden Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 in Fig. 6, die hier allgemein mit dem Bezugszeichen A3 bezeichnet wird, wird als Verbindung zwischen einer mittleren Gelenkwelle, die mit einer zu einer Frontantriebsachsengruppe eines Fahrzeugs führenden vorderen Gelenkwelle verbunden ist, und einer hinteren Gelenkwelle, die zu einer hinteren Antriebsachsengruppe führt, verwendet.
Die auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierende Drehmomentübertragungsvorrichtung 2 umfaßt ein erstes Drehelement in Form eines Nockenrings 30, der sich mit der mittleren Gelenkwelle dreht. Der Nockenring hat, wie am besten in Fig. 8 zu sehen ist, ansteigende und abfallende Nockenflächen. Umgeben vom Nockenring 30 ist ein zweites Drehelement in Form eines Rotors 40, der sich mit der hinteren Gelenkwelle dreht. Wenn zwischen der mittleren Gelenkwelle und der hinteren Gelenkwelle eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz auftritt, wird ein Teil des Antriebs über eine hydraulische Einrichtung, die im folgenden beschrieben wird, übertragen.
Die hydraulische Einrichtung umfaßt die ansteigenden und abfallenden Nockenflächen 31, 12 im Rotor 40 angeordnete Zylinder 42 (siehe Fig. 8) und 12 jeweils in den Zylindern 42 angeordnete Kolben 50. Jeder Kolben 50 hat einen Kolben 50b und eine vom Kolben 50b getragene Kugel 50a. Jeder der Kolben 50b hat einen Dichtungsring 51, der eine Druckkammer 60 begrenzt. Die hydraulische Einrichtung umfaßt weiterhin eine Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung.
In Fig. 6, 8 und 10 umfaßt die Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung radiale Kanäle 70, die jeweils ein radiales, nach innen gerichtetes Ende, das sich zu einer Sammlerkammer 90 öffnet, haben, sowie ein radiales, nach außen gerichtetes Ende, das sich zur jeweils zugehörigen der Druckkammern 60 öffnet. Jeder dieser radialen Kanäle 70 ist mit einer Düseneinrichtung 72 in der Nähe des radial nach außen gerichteten Endes versehen, wie am besten in Fig. 10 zu erkennen ist. Durch das Vorhandensein dieser Düseneinrichtung 72 ist die Fluidverbindung zwischen der zugehörigen Druckkammer 60 und der Sammlerkammer 90 beschränkt. Zur Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung gehören auch radial verlaufende Drosselkanäle 80, die jeweils ein radiales, nach innen gerichtetes Ende, das sich zur Sammlerkammer 90 öffnet, sowie ein radiales, nach außen gerichtetes Ende, das sich zur jeweils zugehörigen der Druckkammern 60 öffnet, haben. In jedem der radial verlaufenden Drosselkanäle 80 befindet sich, wie am besten in Fig. 10 zu sehen, ein Einweg-Rückschlagventil 83. Mit diesen Einweg- Rückschlagventilen 83 wird das Austreten von Hydraulikfluid aus den zugehörigen Druckkammern 60 durch die zugehörigen, radial verlaufenden Drosselkanäle 80 verhindert, wobei allerdings die Zufuhr von Hydraulikfluid in diese Druckkammern 60 durch die zugehörigen, radial verlaufenden Drosselkanäle 80 möglich ist.
Die Sammlerkammer 90 wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist, von einer radial verlaufenden Abschlußwand einer zylindrischen Grundbohrung und einem Sammlerkolben 91 begrenzt. Der Sammlerkolben 91 wird durch eine Sammlerfeder 93 in Form einer Belleville-Feder gespannt. Diese Belleville-Feder 93 drückt gegen eine Scheibe 94, die durch einen Federhaltering 92 am Rotor befestigt ist, und sie drückt ebenfalls gegen den Sammlerkolben 91.
Der Rotor 40 hat eine axiale Durchgangsbohrung, deren eines Ende sich zur Sammlerkammer 90 öffnet und somit ein Abflußkanal 101 für die Sammlerkammer 90 bildet. Das gegenüberliegende Ende der axialen Durchgangsbohrung öffnet sich zu einem Zwischenraum 300 zwischen einer radial verlaufenden Wand des Rotors 40 und einer radial verlaufenden inneren Wand, die ein Ende des Nockenrings 30 abschließt. Damit fließt ein über den Abflußkanal 101 ablaufender Teil des Hydraulikfluids durch diesen Spalt radial nach außen in die Zylinder 42. Das Hydraulikfluid, das in die Zylinder 42 eingelaufen ist, fließt während des Ansaughubes der zugehörigen Kolben 50 an den Dichtungsringen 51 vorbei nach innen in die Druckkammern.
Wie in Fig. 6 zu sehen ist, ist an der zylindrischen inneren Wand, die den Abflußkanal 101 bildet, ein O-Ring 302 vorhanden. Der Sammlerkolben 91 ist mit einem Ventilkolben 304 versehen, der in den Abflußkanal 101 eingeführt ist. Der O-Ring 302, der Abflußkanal 101 und der Ventilkolben 304 wirken zusammen und bilden ein Druckentlastungsventil 100.
Bei Fig. 6 und 7 stellt Fig. 6 die Stellung der Bauteile dar, wenn der Ventilkolben 304 aus dem O-Ring 302 gelöst ist und den Abfluß von Hydraulikfluid durch den Abflußkanal 101 ermöglicht, während Fig. 7 die Stellung der Bauteile darstellt, wenn der Ventilkolben 304 sich im O-Ring 302 befindet und den Abfluß von Hydraulikfluid durch den Abflußkanal 101 verhindert.
Wie aus der obigen Beschreibung der auf Drehgeschwindigkeitsdifferenz reagierenden Drehmomentübertragungsvorrichtung A3 leicht ersichtlich ist, wird der Sammlerkolben 91 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung gedrückt, wenn der hydraulische Druck in der Sammlerkammer beginnt, einen vorgegebenen Wert zu überschreiten. Dann läuft ein Teil des Hydraulikfluid aus der Sammlerkammer 90 durch den Abflußkanal 101 ab, wodurch verhindert wird, daß der hydraulische Druck in der Sammlerkammer 90 den vorgegebenen Wert überschreitet.

Claims

1. Drehmomentübertragungsvorrichtung (2), die auf eine Geschwindigkeitsdifferenz reagiert und die enthält:

ein erstes Drehelement (30), welches um eine Achse drehbar ist, wobei dieses erste Drehelement interne Nockenflächeneinrichtungen (31) aufweist;

ein zweites Drehelement (40), welches in diesem ersten Drehelement angeordnet ist, wobei dieses zweite Drehelement einen Rotor aufweist, der eine Vielzahl von sich nach außen öffnenden radialen Zylindern (42) aufweist, welche diesen internen Nockenflächeneinrichtungen gegenüberliegen;

hydraulische Einrichtungen (31, 42, 50) zum Übertragen eines Teils des Drehmomentes von einem dieses ersten und dieses zweiten Drehelementes zu dem anderen, in Reaktion auf eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz, zwischen dem ersten und dem zweiten Drehelement,

wobei die hydraulischen Einrichtungen Kolben (50) in diesen Zylindern (42) aufweisen, die im Eingriff mit diesen internen Nockenflächeneinrichtungen (31) sind, und die sich in Reaktion auf diese Drehgeschwindigkeitsdifferenz hin- und herbewegen, um variable Volumendruckkammern (60) in diesen Zylindern entsprechend auszubilden,

wobei diese Hydraulikeinrichtungen einen Sammler mit einer Sammlerkammer (90) aufweisen, und eine Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71), welche in Strömungsverbindung mit diesen Druckkammern (60) und mit dieser Sammlerkammer (90) steht, wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71) das Ausbringen von Hydraulikfluid von jeder dieser Druckkammern (60) beim Ausbringhub des entsprechenden Kolbens (50) in diese Sammlerkammer (90) ermöglicht, und wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71) die Versorgung von Hydraulikfluid von dieser Sammlerkammer (90) zu jeder dieser Druckkammern (60) im Ansaughüb von jedem dieser Kolben (50) ermöglicht,

dadurch gekennzeichnet,

daß diese Hydraulikeinrichtungen Öffnungseinrichtungen (72) aufweisen, um das Ausbringendes Hydraulikfluides von jedem dieser Druckkammern (60) während des Ausbringhubes des jeweiligen Kolbens (50) zu beschränken, und

daß diese Hydraulikeinrichtungen weiterhin Ventileinrichtungen aufweisen, um einen Teil dieses Hydraulikfluides von dieser Sammlerkammer (90) auszubringen.

2. Drehmomentübertragende Einrichtung (2) gemäß Anspruch 1, wobei dieses erste Drehelement (30) ein Differentialgehäuse (10) beinhaltet, welches um diese Achse drehbar ist, ein Ritzelträger (11), welcher mit diesem Differentialgehäuse (10) drehbar ist, Ritzel (12), die drenbar in diesem Ritzelträger gehalten sind, ein Gehäusedeckel (10A), welcher an dem Differentialgehäuse befestigt ist, wobei dieser Gehäusedeckel mit einem Nockenring (30) ausgebildet ist, welcher dieser interne Nockenflächeneinrichtungen (31) bildet, und wobei dieses zweite Drehelement (40) eine Stirnradeinrichtung (14) aufweist, die mit diesen Ritzeln (12) in Eingriff steht, und einen Rotor (40), der integral mit diesem Stirnrad ausgebildet ist, wobei dieser Rotor diese Viehlzahl von sich radial nach außen öffnende Zylindern (42) enthält.

3. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche ein Differentialgehäuse (10) aufweist, das um diese Achse drehbar ist, einen Ritzelträger (11), welcher mit diesem Differentialgehäuse drehbar ist, ein Paar von Stirnrädern (13), welche mit diesen Ritzeln (12) im Eingriff stehen, wobei dieses erste Drehelement einen Nockenring (30) aufweist, der einstückig mit einem dieser Paare von Stirnrädern (13) ausgebildet ist, und wobei dieser Nockenring eine interne Nockenoberflächeneinrichtung (31) aufweist, wobei dieses zweite Drehelement einen Rotor aufweist, der integral mit dem anderen von diesem Paar von Stirnrädern (14) ausgebildet ist, und wobei dieser Rotor diese Vielzahl von sich radial nach außen öffnenden Zylindern (42) aufweist.

4. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71) Einrichtungen (70) aufweist, durch welche das Hydraulikfluid, welches von diesen Ventileinrichtungen (100) ausgebracht wird, in radial nach außen gerichteter Richtung zu diesen radial nach außen sich öffnenden Zylindern (42) fließt.

5. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei jeder dieser Kolben (50) einen Dichtring (51) aufweist, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er es dem Hydraulikfluid ermöglicht, radial nach innen in jede dieser Druckkammern (60) zu strömen, und zwar während des Ansaughubes des jeweiligen zugeordneten Kolbens (50).

6. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71) Einrichtungen aufweist, wodurch Hydraulikfluid, welches von diesen Ventileinrichtungen (100) ausgebracht wird, in eine radial nach außen gerichtete Richtung zu diesen sich radial nach außen öffnenden Zylindern (42) strömt.

7. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei jeder dieser Kolben (50) einen Dichtring (51) aufweist, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er es dem Hydraulikfluid ermoglicht, radial nach innen in jede dieser Druckkammern (60) zu strömen, und zwar während des Ansaughubes von dem jeweiligen zugeordneten Kolben (50).

8. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei diese Hydraulikfluid-Kanaleinrichtung (71) Einrichtungen aufweist, wodurch Hydraulikfluid, welches von diesen Ventileinrichtungen (100) ausgebracht wird, in eine radial nach außen gerichtete Richtung zu diesen sich radial nach außen öffnenden Zylindern (42) strömt.

9. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei jeder dieser Kolben (50) einen Dichtring (51) aufweist, der derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er es dem Hydraulikfluid ermöglicht, radial nach innen in jede dieser Druckkammern (60) zu strömen, und zwar während des Ansaughubes des jeweiligen zugeordneten Kolbens (50).

10. Drehmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei dieser Sammler einen Sammlerkolben (91) beinhaltet, und wobei diese Ventileinrichtungen (100) einen Abflußkanal (101) aufweisen, welcher sich zu der Sammlerkammer (90) öffnet, eine Hülse, die integral mit diesem Sammlerkolben ausgebildet ist, und welche diesen Abflußkanal (10) bildet, eine Stange (102a), welche in bezug auf diesen Rotor stationär ist, und sich in diese Hülse erstreckt, und Einrichtungen, welche von dieser Stange zum dichtenden Eingriff mit dieser Hülse (101) getragen werden.

11. Drenmomentübertragende Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei dieser Sammler (90) einen Sammlerkolben (91) aufweist, mit einem Ventilkolben (304), der in diesen Abflußkanal (101) eingeschoben ist, und Einrichtungen (302), welche in diesem Abflußkanal gehalten sind, um im dichtenden Eingriff mit diesem Ventilkolben zu stehen.