DE3918565C2

DE3918565C2 -

Info

Publication number: DE3918565C2
Application number: DE3918565A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 5207 Ruppichteroth De Beigang
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1993-08-26
Also published as: JPH0320143A; FR2648203B1; IT1248836B; US5021038A; DE3918565A1; DD294764A5; GB2234022B; FR2648203A1; GB9012559D0; DD294664A5; GB2234022A; IT9020500A0; IT9020500A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entkopplungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe zur Verwendung in einer Antriebs achse eines Kraftfahrzeuges, mit einer Sperranordnung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achswellenrädern abhängig ist und von deren gegen einander verdrehbaren, die Sperrwirkung erzeugenden Teilen die einen mit dem Differentialträger oder einem der Achs wellenräder drehfest verbunden und die anderen mit dem anderen der Achswellenräder wahlweise verbindbar sind, wobei die Entkopplungsvorrichtung eine formschlüssige Verbindung zwischen den anderen der gegeneinander verdreh baren Teile der Sperranordnung und dem anderen der Achs wellenräder herstellt oder löst.

Eine Entkopplungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe der vorstehend genannten Art ist aus der DE 37 07 106 A1 bekannt. Grundsätzlich dienen Getriebe dieser Art der Verbesserung der Traktion bei Schlupfdifferenzen zwischen den Rädern der Antriebsachse. Bei der hierdurch hervorg erufenen Drehzahldifferenz zwischen den Achswellenrädern tritt die als Viskositätskupplung ausgelegte Sperranord nung zum ihrer drehzahlabhängigen Sperrwirkung in Funktion. Beim Bremsvorgang, insbesondere bei Anwendung eines Antiblockiersystems ist diese Sperrwirkung, die sich bei unterschiedlichem Schlupf der Antriebsräder in gleicher Art einstellt, jedoch unerwünscht, da die fehler freie Funktion eines Antiblockiersystems hierdurch ver hindert wird. Es ist somit bekannt, für diesen Fall eine Anordnung vorzusehen, die die Sperrwirkung beim Bremsen aufhebt. Nach der vorstehend genannten Veröffentlichung ist hierfür eine extern ansteuerbare Schaltkupplung vor gesehen, die vorzugsweise bei Betätigung der Betriebs bremse des Kraftfahrzeugs die Kopplung zwischen einem der Achswellenräder und dem zugeordneten Teil der Viskositäts kupplung freigibt.

Das vorstehende gilt in gleicher Weise für ein Differen tialgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen angetriebener Vorder- und Hinterachse. Auch hier verlangt die fehlerfreie Funktion eines Antiblockier systems ein Entkoppeln der Achsen beim Bremsen. Als nach teilig bei dieser Anordnung kann angesehen werden, daß zur Entkopplung die Betätigung eines verwendeten Schaltringes mittels einer reibschlüssigen Bremsanordnung vorgesehen ist, die verschleißbehaftet ist und mit den erforderlichen Verstellkräften entsprechenden Haltekräften arbeitet.

Aus der DE 32 43 431 A1 ist eine Kupplung für ein Zwei ganggetriebe bekannt, das eine Schaltwelle, ein Hülsen element, die axial gegeneinander verschiebbar sind, und radial verschiebbare Koppelglieder, die in Öffnungen des Hülsenelements geführt sind und von der Schaltwelle beauf schlagbar sind, aufweist. Aufgrund der konischen Aus führung der Schaltwelle im Bereich der Koppelglieder ent stehen unter Drehmoment Rückstellkräfte, die ständig vom Betätigungselement, bestehend aus Magnetspule und Anker, gehalten werden müssen. Die übertragbaren Drehmomente sind hierdurch bei gleichzeitig hohem Energieverbrauch begrenzt.

Aus der DE 36 33 514 A1 ist ein Differentialgetriebe be kannt, das über Koppelglieder zwischen Differentialkorb und einem Seitenrad vollständig sperrbar ist. Hierbei wirken die Koppelglieder unter Drehmoment über eine Konus fläche axial auf das Schaltelement ein, so daß hohe Haltekräfte im Betrieb aufrechtzuerhalten sind.

Hiervon ausgehend soll der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrundeliegen, eine betriebssichere′ schnell an sprechende und mit kleinen Schaltkräften arbeitende Ent kopplungsvorrichtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung in einem Differentialgetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen. Die Lösung hierfür besteht darin, daß radial verschiebbare Koppel glieder, die in radialen Öffnungen eines Hülsenelementes geführt sind, und eine im Hülsenelement axial geführte Schaltwelle mit zumindest einem von innen auf die Koppel glieder wirkenden Schaltwulst vorgesehen sind, wobei Hülsenelement und Schaltwelle axial gegeneinander ver schiebbar sind und die Koppelglieder in einer ersten Relativstellung (Entkopplungsstellung) von Hülsenelement und Schaltwelle zum Entkoppeln in das Hülsenelement zu rücktreten und in einer zweiten Relativstellung (Koppel stellung) von Hülsenelement und Schaltwelle zum Einkoppeln aus dem Hülsenelement vortreten und radial von der Schalt welle verriegelt werden, daß eine Stell- und Sperrhülse, oder ein Stell- und Sperrzapfen von einem Stellglied axial beaufschlagbar ist und die Schaltwelle mittels der von der Sperrhülse oder dem Sperrzapfen über eine Anlaufringfläche radial oder axial verlagerten Sperrgliedern axial in die Koppelstellung verschiebbar ist und daß mindestens eine der die Sperrglieder beaufschlagenden Stellflächen der Schaltwelle in solcher Art konisch ausgeführt sind, daß die Sperrglieder durch eine axiale Rückstellkraft auf die Schaltwelle oder das Hülsenelement eine in Entriegelungs richtung wirkende Radialkraftkomponente erfahren, und daß die Stell- und Sperrhülse oder der Stell- und Sperrzapfen mit einer Sperrfläche zum Festhalten der Sperrglieder gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

Als Koppelglieder sind vorzugsweise Kugeln vorzusehen, die insbesondere auf mehreren axial hintereinanderliegenden Teilkreisen angeordnet sein können, so daß relativ kleine Koppelglieder und damit ein relativ geringer Wellendurch messer möglich werden.

Mit einer derartigen Vorrichtung sind die Schaltkräfte unter Last äußerst gering zu halten; insbesondere bei konisch ausgeführtem Schaltwulst findet das Entriegeln unter Unterstützung durch das am entsprechenden Achs wellenrad anliegende Drehmoment statt. Sobald die ent sprechende Außenkontur der Schaltwelle dies zuläßt, werden die Koppelglieder durch das Drehmoment in ihre radial innenliegende Position verschoben. Auch das Einrücken der Koppelglieder ist mit geringen Kräften möglich.

In einer bevorzugten Ausführung ist das Hülsenelement drehfest mit einem der Achswellenräder verbunden und axial im Gehäuse des Differentialgetriebes festgelegt, während die Schaltwelle im Hülsenelement axial verschiebbar ist.

Nach einer ersten Ausführungsform kann die Außenkontur der Schaltwelle im Bereich des Schaltwulstes zylindrisch oder konisch selbsthemmend gegenüber einem radialen Kraftan griff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung sein. Hierbei ist es möglich, daß die Schaltwelle gegenüber dem Hülsenelement federnd abgestützt ist und die Schaltwelle entgegen der Federkraft verstellt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Schaltwelle durch in beiden Richtungen wirk same Stellglieder zwangsweise zu verstellen.

Nach einer günstigen, konstruktiven Ausführung können mit der Schaltwelle verbundene Speichen durch Öffnungen im Hülsenelement radial hindurchgreifen und ein Stellring auf diesen befestigt sein, der von einem axial wirksamen Stellelement beaufschlagbar ist.

Hierbei kann der Stellring in einer ersten Ausgestaltung zumindest eine etwa radiale Anlauffläche aufweisen und ein mit zur Schaltwelle radialer Drehachse im Gehäuse des Getriebes angeordneter Exzenter vorgesehen sein, der auf diese Anlauffläche einwirkt. Sofern die Rückstellung nicht durch eine federnde Abstützung bewirkt wird, kann der Exzenter auch zugleich auf eine entsprechende Gegenfläche am Schaltring einwirken.

In einer abweichenden Ausgestaltung kann der Stellring zumindest eine im wesentlichen konische Form aufweisen, über die er durch zumindest ein im wesentlichen senkrecht zur Schaltwelle wirkendes Stellelement betätigbar ist. Auch hierbei kann die Rückstellung über eine federnde Abstützung bewirkt werden oder über einen Gegenkonus, der über zumindest ein zweites im wesentlichen senkrecht zur Schaltwelle wirkendes Stellelement betätigbar ist, be ziehungsweise über zumindest ein Stellelement, das auf je einen sich gegenüberliegenden Innen- und Außenkonus ein wirkt.

Als Stellglieder für die Betätigung der Stellelemente am Schaltring sind Elektromagnete, Pneumatik- oder Hydraulik zylinder verwendbar.

Dadurch, daß die Koppelglieder in eingekoppelter Stellung keine axialen Kräfte auf die Schaltwelle ausüben, sind nur geringe Haltekräfte erforderlich.

Nach einer zweiten möglichen Ausführung ist die Außen kontur der Schaltwelle im Bereich des Schaltwulstes konisch nicht selbsthemmend gegenüber im radialen Kraftan griff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung ausge führt.

Erfindungsgemäß ist im Hülsenelement zumindest eine Aus nehmung vorgesehen, in die Sperrglieder zum axialen Ver riegeln der Schaltwelle eintreten können. Um keine zusätz lichen Betätigungsglieder erforderlich zu machen, sind bevorzugt eine Stell- und Sperrhülse oder ein Stell- und Sperrzapfen von einem Stellglied axial beaufschlagbar und die Schaltwelle mittels der von der Stell- und Sperrhülse oder dem Stell- und Sperrzapfen über eine Anlaufringfläche zumindest radial verlagerbaren Sperrglieder axial in die Koppelstellung verschiebbar. Hierbei kann zumindest eine der die Sperrglieder beaufschlagenden Stellflächen in solcher Art konisch ausgeführt sein, daß die Sperrglieder durch die insbesondere durch Drehmomentbeaufschlagung bewirkte axiale Rückstellkraft der Schaltwelle eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkomponente erfahren und daß die Stell- und Sperrhülse oder der Stell- und Sperrzapfen mit einer zylindrischen oder konischen Sperr fläche zum Festhalten der Sperrglieder gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

Als Sperrglieder sind ebenfalls bevorzugt Kugeln vorzu sehen, die in eine Ringnut in das Hülsenelement eintreten können. Eine außerhalb des Hülsenelements liegende Stell- und Sperrhülse kann in einem Stellring drehbar gelagert sein, wobei als Stellglied für den Stellring Elektromagneten Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorge sehen sein können. Die Stell- und Sperrhülse kann auch unmittelbar elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenden Ringmagneten beaufschlagbar sein, wobei der Stellring als Magnetanker ausgeführt und die Stell- und Sperrhülse aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff be stehen kann. Bei einem koaxial und in Verlängerung zur Schaltwelle liegenden Stell- und Sperrzapfen kann das Stellglied unmittelbar in einem Achswellenflansch inte griert sein. Hierbei kann der Stell- und Sperrzapfen unmittelbar durch einen druckbelastbaren Kolben beauf schlagbar sein, dem über Bohrungen im Achswellenflansch Überdruck oder Unterdruck von außen aufgegeben werden kann. Alternativ kann der Stell- und Sperrzapfen unmittel bar elektromagnetisch beaufschlagt werden, wobei der Be tätigungsstrom über Schleifkontakte zugeführt wird. Nach einer letzten Möglichkeit wird der Stell- und Sperrzapfen durch Fliehgewichte beaufschlagt, die gegen eine Rück stellfeder arbeiten. Derartige Fliehgewichte können auf einem oder zwei Lagernocken in einer Ringnut im Achs wellenflansch gelagert sein, wobei sie von einer oder mehreren Ringfedern umschlungen sind und wobei die Beauf schlagung des Stell- und Sperrzapfens durch Schaltnocken an den Fliehgewichten erfolgt.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Er findung dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein Getriebe im Halbschnitt, mit einer weg gebrochen dargestellten Entkopplungsvorrichtung, deren Sperrglieder nicht gezeigt sind;

Fig. 2 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit aus dem Hülsenelement herausragenden, rein radial ver lagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopplungsvorrichtung durch einen im Lagerträger des Getriebegehäuses integrierten Ringmagneten elektrisch betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen;

Fig. 3 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit radial und axial verlagerbaren und die Schaltwelle ver riegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopplungsvor richtung durch zwischen Wellendichtringen in die rotierde Welle aufgegebenen Über- oder Unterdruck mittels eines im Achswellenflansch integrierten Membrankolbens betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen;

Fig. 4 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit radial und axial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopplungs vorrichtung durch einen über Schleifringe strom versorgten in den Achswellenflansch integrierten Elektromagneten betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen;

Fig. 5 zeigt eine Betätigungseinrichtung, für eine Ent kopplungsvorrichtung die durch radial verlagerbare Fliehgewichte mittels eines axial verlagerbaren Schalt- und Sperrzapfens betätigbar ist.

In Fig. 1 sind Teile eines Differentialgehäuses 46 er kennbar, in dem über Wälzlager 19, 20 ein Differentialkorb 21 gelagert ist, der aus einem Korbgehäuse 23 und einem Korbdeckel 22 zusammengesetzt ist. Das zweite der Wälz lager 20 ist dabei unmittelbar in einem ringförmigen Lagerträger 8 gehalten, der über einen Dichtring 24 gegen über dem Differentialgehäuse 46 und über einen innen liegenden Wellendichtring 25 gegenüber einem Hülsenelement 1 abgedichtet ist. Das Hülsenelement 1 ist über einen Sicherungsring 4 im Differentialkorb 21 axial festgelegt und trägt auf einer Keilverzahnung 28 das eine der Achs wellenräder 27. Das Hülsenelement 1 geht auf der Differentialgehäuseaußenseite in einen nicht gezeigten Achswellenanschluß zur Verbindung mit einer Achswelle über. Das zweite der Achswellenräder 29 ist mittelbar drehfest mit einer Achswellennabe 30 verbunden, die eine Innenverzahnung 32 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Achswelle hat. Die Achswellennabe 30 bildet einen Teil des Gehäuses 33 einer Viskositätskupplung, in dem Außen lamellen 44 in einer Innenverzahnung 43 drehfest gehalten ist. Das Gehäuse ist mit einem Deckel 34 abgeschlossen, der unmittelbar mit dem Achswellenrad 29 verbunden ist. Im Gehäuse 33 läuft eine Hülse 31, die auf einer Außenver zahnung 41 drehfest Innenlamellen 42 der Viskositäts kupplung aufnimmt und die gegenüber dem Gehäuse 33 be ziehungsweise dem Achswellenrad 29 mittels verschiedener Dichtungen abgedichtet ist.

Die Hülse 31 weist innenliegende Rillen 35 auf, in die Kugeln 11 eintreten können, um eine drehfeste Verbindung zwischen dem Hülsenelement 1 und der Hülse 31 herzu stellen, wenn die Schaltwelle 2 axial so verschoben ist, daß sie die Kugeln 11 über ihre Außenkontur in die Rillen 35 drückt. Auf der Schaltwelle ist eine Hülse 36 festge legt, die über einen Dichtring 12 gegenüber dem Hülsen element 1 abgedichtet ist. Die Hülse 36 sichert eine Scheibe 5 auf der Schaltwelle 2. Auf der Schaltwelle 2 ist eine Druckfeder 14 vorgesehen, die sich mittels einer Scheibe 7 an dem Hülsenelement 1 abstützt und auf die Scheibe 5 einwirkt. Die Verschiebung der Schaltwelle 2 erfolgt durch Mittel, die in den Fig. 2 bis 5 näher dargestellt sind.

Das Achswellenrad 27 ist mit dem Achswellenrad 29 über das Ausgleichsrad 38 gekoppelt, das auf einem im Differential korb 21 eingesetzten Zapfenstern 39 drehbar gelagert ist. Wird ausgehend von der dargestellten Position die Hülse 36 und damit die Schaltwelle 2 nach rechts verschoben, so gelangt die Schaltwelle 2 in eine Position, in der die Schaltwülste 45 die als Koppelglieder 11 wirkenden Kugeln nach außen drücken und in formschlüssigen Eingriff mit den Rillen 35 in der Hülse 31 bringen. Über die mit dieser verbundenen Innenlamellen 42, die unter Erzeugung von Reibungskräften auf die Außenlamellen 44 und das damit verbundene Gehäuse 33 wirken, ist dann der nicht gezeigte Achswellenanschluß in Abhängigkeit von der Drehzahl differenz der Achswellenräder 27, 29 hemmend mit der Achs wellennabe 30 verbunden. Es wird eine teilsperrende Wirkung des Differentialgetriebes durch die Wirkung der Viskositätskupplung erzeugt.

In Fig. 2 ist ein Achswellenflansch 96 erkennbar, der mit dem Hülsenelement 1 verbunden ist und radiale Ausnehmungen 57 aufweist, in denen Sperrglieder 48 in Form von Kugeln radial verlagerbar sind. Weiterhin ist ein Lagerträger 100 eines Differentialgehäuses erkennbar, in dem eine Magnet wicklung 52 eines Elektromagneten 53 auf einem Spulen träger 56 gehalten ist, dem über ein Kabel 55 Strom zuge führt wird. Ein Wellendichtring 25 und ein in das Hülsen element 1 eingesetzter Deckel 63 dienen der Abdichtung nach außen.

Ein Stellring 51 ist als Magnetanker ausgeformt und stützt sich über axial wirksame Druckfedern 54, die in Aus nehmungen des Stellringes 51 und des Spulenträgers 56 untergebracht sind, an dem Spulenträger 56 ab. In dem Stellring 51 ist eine Stell- und Sperrhülse 49 drehbar gelagert und mittels eines Sicherungsringes 50 axial ge sichert.

Die zusammen mit dem Stellring 51 axial verschiebbare Stell- und Sperrhülse 49 wirkt mit ihrer Innenkontur, die aus einer Anlaufringfläche 59 und einer Sperrfläche 60 besteht, auf die Sperrglieder 48 in Form von Kugeln. Diese wiederum stützen sich an den Stützflächen 58 in den Aus nehmungen 57 axial gegenüber dem Hülsenelement 1 ab und wirken auf einen Schaltkörper 47, der axial auf der Schaltwelle 2 festgelegt ist. In der in der oberen Bild hälfte der Fig. 2 dargestellten Position ist die Ent kopplungsvorrichtung offen und eine Drehmomentübertragung vom einen Achswellenrad auf das andere Achswellenrad aus schließlich über das Ausgleichsrad möglich.

In der in der unteren Bildhälfte dargestellten Position ist das Hülsenelement 1 über die Koppelglieder 11 in Form von Kugeln, die in die Rillen 35 eingreifen, formschlüssig mit der Hülse 31 verbunden. In dieser Position wird der als Magnetanker ausgeformte Stellring 51 durch das Kraft feld des Elektromagneten 53 gegen die Rückstellkraft der Druckfedern 54 in der äußersten linken Position gehalten. Die Sperrfläche 60 der Stell- und Sperrhülse 49 hält die Sperrglieder 48 gegen eine Rückstellkraft zwischen der Stützfläche 58 im Hülsenelement 1 und der Stützfläche 61 des Schaltkörpers 47 in Position. Die mit dem Schaltkörper 47 axial fest verbundene Schaltwelle 2 unterstützt die Koppelglieder 11 an den konisch nicht selbsthemmend gegen über der radialen Beaufschlagung der Koppelglieder 11 ausgeformten Schaltwülsten 45 gegen eine durch ein über tragenes Drehmoment verursachte Rückstellkraft.

Wird ausgehend von der in Fig. 2 unten dargestellten Position der Strom abgeschaltet, so bricht das Kraftfeld des Elektromagneten 53 zusammen und die Druckfedern 54 stellen den Stellring 51 und die darauf gelagerte Stell- und Sperrhülse 49 in die in Fig. 2 oben dargestellte äußerste rechte Position. Hierdurch wird die Verriegelung der Sperrglieder 48 aufgehoben, worauf sie sich durch die von der Schaltwelle 2 auf den Schaltkörper 47 wirkende axiale Rückstellkraft radial nach außen bewegen und den Schaltkörper 47 axial entriegeln. Die vom Drehmoment verursachten und auf die Koppelglieder 11 radial nach innen wirkenden Rückstellkräfte führen durch die konische Außenkontur der Schaltwülste 45 zum Verschieben der Schaltwelle 2 in die oben dargestellte Position, worauf die Koppelglieder 11 die formschlüssige Verbindung mit der Hülse 31 unterbrechen.

Wird der Strom eingeschaltet, so fährt der Stellring 51 wieder in die unten dargestellte Position, nachdem die Schalt- und Sperrhülse 49 über die Anlaufringläche 59 die Sperrglieder 48 radial nach innen verlagert hat und diese über die Schaltfläche 62 des Schaltkörpers 47 die mit ihr verbundene Schaltwelle 2 in die rechte Position verschoben und diese wiederum die Koppelkugeln 11 radial nach außen in die unten dargestellte Position verlagert hat.

In Fig. 3 ist ein Achswellenflansch 98 erkennbar, der über eine Bohrung 73 im Lagerträger 99 und über einen Ringspalt 101, der gegenüber dem Inneraum des Differen tialgetriebes mit einem Wellendichtring 74 und gegenüber der Umgebung mit einem Wellendichtring 75 und einer Schutzhülse 65 abgedichtet ist, druckbeaufschlagbar ist.

Der Ringspalt 101 steht über Bohrungen 72 mit einem Ar beitsraum 102 im Achswellenflansch 98 in Verbindung. Der Arbeitsraum 102 ist auf der linken Seite begrenzt durch die Innenkontur des Achswellenflansches 98 und auf der rechten Seite durch einen mit einer Membranfeder 71 gegen über dem Achswellenflansch 98 abgedichteten Kolben 70. Die Membranfeder 70 ist in einem Deckel 77 gehalten. Der axial verschiebbare Kolben 70 trägt einen Stell- und Sperrzapfen 69, der in eine Bohrung des Hülsenelementes 1 hineinragt und gegenüber dieser durch einen Dichtring 64 abgedichtet ist. Der Stell- und Sperrzapfen 69 ist an seinem freien Ende in eine Sperrfläche 67 und eine Anlaufringfläche 79 ausgeformt, über die er auf Sperrglieder 68 - in Form von Kugeln - wirksam ist. Die Sperrglieder 68 stehen einer seits mit dem Stell- und Sperrzapfen 69 und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 in kraft schlüssigem Eingriff.

In der in Fig. 3 unten dargestellten Schaltposition ist die Schaltwelle 2 gegen eine Rückstellkraft durch die von Stützflächen 66 in einer Ringnut 76 gehaltenen Sperr glieder 68 axial verriegelt, wodurch eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung von Drehmoment zwischen Hülse 31 und Hülsenelement 1 über die durch die Schaltwulste 45 der Schaltwelle 2 radial in ihrer Position gehaltenen Koppelglieder 11 - in Form von Kugeln - hergestellt ist, die in die Rillen 35 eingreifen.

In einer überdruckbetätigten Ausführung wird der Kolben 70 durch die als Druckfeder ausgelegte Membranfeder oder eine andere nicht dargestellte Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Ausgehend von der unten dargestellten Schaltposition wird der Kolben 70 durch Druckaufgabe auf den Arbeitsraum 102 über die Bohrung 73, den Ringspalt 101 und die Bohrungen 72, axial verschoben, so daß er die Sperrglieder 68 freigibt und die oben dargestellte Position einnimmt. Das Entriegeln der Koppelglieder 11 erfolgt dann entsprechend der Funktionsbeschreibung von Fig. 3.

In einer unterdruckbetätigten Ausführung ist der Arbeits raum 102 in der in Fig. 3 unten dargestellten Schließ position der Entkopplungsvorrichtung mit Unterdruck beauf schlagt, wodurch der Kolben 70 gegen die als Zugfeder ausgelegte Membranfeder 71 oder eine in Öffnungsrichtung wirkende Druckfeder in der unten dargestellten Position gehalten wird. Durch Aufgabe von Umgebungsdruck auf die Bohrung 73 wandert der Kolben 71 bedingt durch die Kraft der Rückstellfeder, in die in Fig. 3 oben dargestellte Position, wobei der bereits beschriebene Entriegelungsvor gang abläuft.

In Fig. 4 ist ein Achswellenflansch 103 dargestellt, in dem eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung inte griert ist. Im Achswellenflansch 103 ist auf einem Spulen träger 85, der in einen Isolierring 86 übergeht, eine Magnetwicklung 80 eingesetzt. Über einen oder je nach Ausführung zwei am Lagerträger 104 befestigte Schleif kontakte 82 ist der Betätigungsstrom zuführbar, der über ein Kabel 55 zugeleitet wird. Der Lagerträger 104 ist über einen Dichtring 24 gegenüber dem Differentialgehäuse und über einen innenliegenden Wellendichtring 25 gegenüber dem Hülsenelement 1 abgedichtet. Eine Schutzhülse 65 ist eben falls vorgesehen.

Ein Stell- und Sperrzapfen 87, der an einer Seite in einen Magnetanker 81 übergeht und in einer Lagerhülse 84, die sich an einem Sicherungsring 83 abstützt, gegen die Rück stellkraft einer Druckfeder 105 axial verschiebbar im Hülsenelement 1 gelagert ist, wirkt mit einer Anlaufring fläche 79 und mit einer Sperrfläche 67 auf radial und axial verlagerbare Sperrglieder 68 in Form von Kugeln. Die Sperrglieder 68 stehen einerseits mit dem Stell- und Sperrzapfen 87 und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 sowie ggfs. über eine Stützfläche 66 mit dem Hülsenelement in kraftschlüssigen Eingriff.

Die in Fig. 4 dargestellte elektromagnetisch betätigte Entkopplungsvorrichtung unterscheidet sich in der Funktion gegenüber der bereits beschriebenen Entkopplungsvorrich tung nach Fig. 3 nur in der Art und Weise der Betätigung. Auf die übereinstimmenden Bezugsziffern der Beschreibung wird Bezug genommen.

Bei eingeschaltetem Strom wird der Magnetanker 81 durch das Kraftfeld des Elektromagneten gegen die Kraft der Druckfeder 105 in die unten dargestellte Position ver lagert, wodurch die Kupplung geschlossen wird. Bei abge schaltetem Strom schiebt die Druckfeder 105 den Stell- und Sperrzapfen 87 in die oben dargestellte Position, was zum Abschalten der Kupplung führt.

In Fig. 5 ist ein Achswellenflansch 106 erkennbar, in dem Fliehgewichte 92 gegen die Rückstellkraft einer Ringfeder 91 im wesentlichen radial verlagerbar auf Lagernocken 94 in einer Ringnut 90 gelagert sind. Die Fliehgewichte 92 tragen an ihrer radial nach innen liegenden Seite Schalt nocken 93, die über Scheiben 89 und Sicherungsringe 88 axial wirksam formschlüssig mit einem Stell- und Sperr zapfen 87 in Verbindung stehen.

Wird das Kräftegleichgewicht zwischen Fliehkraft der Fliehgewichte 92 und Rückstellkraft der Ringfeder 91 zu gunsten der Fliehkraft überschritten, so werden die Flieh gewichte radial nach außen verlagert und der Stell- und Sperrzapfen 87 über die Schaltnocken 93 axial verschoben.

Bezugszeichenliste

  1 Hülsenelement
  2 Schaltwelle
  3 -
  4 Sicherungsring
  5 Scheibe
  6 -
  7 Scheibe
  8 Lagerträger
  9 -
10 -
11 Kugel
12 Dichtring
13 Dichtring
14 Druckfeder
15 -
16 -
17 -
18 -
19 Wälzlager
20 Wälzlager
21 Differentialkorb
22 Korbdeckel
23 Korbgehäuse
24 Dichtring
25 Wellendichtring
26 -
27 Achswellenrad
28 Keilverzahnung
29 Achswellenrad
30 Achswellennabe
31 Hülse
32 Innenverzahnung
33 Gehäuse
34 Deckel
35 Rille
36 Hülse
37 -
38 Ausgleichsrad
39 Zapfenstern
40 -
41 Außenverzahnung
42 Innenlamelle
43 Innenverzahnung
44 Außenlamelle
45 Schaltwulst
46 Differentialgehäuse
47 Schaltkörper
48 Sperrkugel
49 Stell- und Sperrhülse
51 Stellring
52 Magnetwicklung
53 Elektromagnet
54 Druckfeder
55 Kabel
56 Spulenträger
57 Ausnehmung
58 Stützfläche
59 Anlaufringfläche
60 Sperrfläche
61 Stützfläche
62 Schaltfläche
63 Deckel
64 Dichtring
65 Schutzhülse
66 Stützfläche
67 Sperrfläche
68 Sperrglied
69 Stell- und Sperrzapfen
70 Kolben
71 Membranfeder
72 Bohrung
73 Bohrung
74 Wellendichtring
75 Wellendichtring
76 Ringnut
77 Deckel
78 Stützfläche
79 Anlaufringfläche
80 Magnetwicklung
81 Magnetanker
82 Schleifkontakt
83 Sicherungsring
84 Lagerhülse
85 Spulenträger
86 Isolierring
87 Stell- und Sperrzapfen
88 Sicherungsring
89 Scheibe
90 Ringnut
91 Ringfeder
92 Fliehgewicht
93 Schaltnocken
94 Lagernocken
95 -
96 Achswellenflansch
97 -
98 Achswellenflansch
99 Lagerträger
100 Lagerträger
101 Ringspalt
102 Arbeitsraum
103 Achswellenflansch
104 Lagerträger
105 Druckfeder
106 Achswellenflansch

Claims

1. Entkopplungsvorrichtung für ein Differentialgetriebe zur Verwendung in einer Antriebsachse eines Kraftfahr zeuges mit einer Sperranordnung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achs wellenrädern (27, 29) abhängig ist und von deren ge geneinander verdrehbaren, die Sperrwirkung erzeugenden Teilen (42, 44) die einen (44) mit dem Differential korb (21) oder einem der Achswellenräder (29) drehfest verbunden und die anderen (42) mit dem anderen der Achswellenräder (27) wahlweise verbindbar sind, wobei die Entkopplungsvorrichtung eine formschlüssige Ver bindung zwischen den anderen der gegeneinander ver drehbaren Teile (42) der Sperranordnung und dem an deren der Achswellenräder (27) herstellt oder löst, dadurch gekennzeichnet,
daß radial verschiebbare Koppelglieder (11), die in radialen Öffnungen eines Hülsenelementes (1) geführt sind, und eine im Hülsenelement (1) axial geführte Schaltwelle (2) mit zumindest einem von innen auf die Koppelglieder (11) wirkenden Schaltwulst (45) vorge sehen sind, wobei Hülsenelement (1) und Schaltwelle (2) axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder (11) in einer ersten Relativstellung (Entkopplungsstellung) von Hülsenelement (1) und Schaltwelle (2) zum Entkoppeln in das Hülsenelement (1) zurücktreten und in einer zweiten Relativstellung (Koppelstellung) von Hülsenelement (1) und Schaltwelle (2) zum Einkoppeln aus dem Hülsenelement (1) vortreten und radial von der Schaltwelle (2) verriegelt werden,
daß eine Stell- und Sperrhülse (49), oder ein Stell- und Sperrzapfen (69, 87) von einem Stellglied axial beaufschlagbar ist, wobei die Schaltwelle (2) mittels von der Stell- und Sperrhülse (49) oder dem Stell- und Sperrzapfen (69, 87) über eine Anlaufring fläche (59, 79) radial oder radial und axial verlager barer Sperrglieder (48, 68) axial in die Koppel stellung verschiebbar ist,
daß mindestens eine von die Sperrglieder (48, 68) beaufschlagenden Stützflächen (66, 78; 58, 61) der Schaltwelle (2) oder des Hülsenelementes (1) in solcher Art konisch ausgeführt ist, daß die Sperr glieder (48, 68) durch eine axiale Rückstellkraft auf die Schaltwelle (2) oder das Hülsenelement (1) eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkraftkomponente erfahren, und daß die Stell- und Sperrhülse (49) oder der Stell- und Sperrzapfen (69, 87) mit einer Sperr fläche (67, 60) zum Festhalten der Sperrglieder (48, 68) gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

2. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Schaltwelle (2) im Bereich des Schaltwulstes (45) zylindrisch oder konisch selbst hemmend gegenüber einem radialen Kraftangriff der Koppelglieder (11) ausgeführt ist und daß sich die Schaltwelle (2) gegenüber dem Hülsenelement (1) federnd abstützt.

3. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Schaltwelle (2) im Bereich des Schaltwulstes (45) konisch nicht selbsthemmend gegen über einem radialen Kraftangriff der Koppelglieder ausgeführt ist.

4. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Ausnehmung (57, 76) im Hülsenele ment (1), in die die Sperrglieder oder (48, 68) zum axialen Verriegeln der Schaltwelle (2) eintreten können, vor gesehen ist.

5. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied Elektromagneten, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sind.

6. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stell- und Sperrhülse (49) elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenden Ringmagneten beaufschlagbar ist.

7. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stell- und Sperrhülse (49) in einem Stellring (51) drehbar gelagert ist.

8. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring (51) als Magnetanker ausgeführt und die Stell- und Sperrhülse (49) aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff besteht.

9. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied für den Stellring (51) Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sind.

10. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stell- und Sperrzapfen (69) von einem in den Achswellenflansch (40) integrierten Stellglied beauf schlagbar ist.

11. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stell- und Sperrzapfen (69) unmittelbar durch einen Kolben beaufschlagbar ist, dem ein Über- oder Unterdruck über Bohrungen (72) im Achswellenflansch (40) von außen zugeführt wird.

12. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stell- und Sperrzapfen (69, 87) unmittelbar elektromagnetisch beaufschlagbar ist und der Betäti gungsstrom über Schleifkontakte (82) zugeführt wird.

13. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stell- und Sperrzapfen (87) durch Fliehge wichte (92) gegen eine Rückstellfeder (91) beauf schlagbar ist.

14. Entkopplungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (92) auf einem oder zwei Lager nocken (94) in einer Ringnut (90) im Achswellenflansch (40) gelagert sind, daß sie von einer oder mehreren Ringfedern (91) umschlungen sind und daß die Beauf schlagung des Stell- und Sperrzapfens (87) durch Schaltnocken (93) erfolgt.

15. Entkopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelglieder (11) Kugeln - insbesondere auf mehreren axial hintereinanderliegenden Teilkreisen angeordnet - vorgesehen sind.