DE3920794C1

DE3920794C1 -

Info

Publication number: DE3920794C1
Application number: DE3920794A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Riemscheid; Herbert Dipl.-Ing. 5204 Lohmar De Frielingsdorf; Klaus Dr.-Ing. 5357 Swisstal De Greulich; Peter Dr.-Ing. 5206 Neunkirchen-Seelscheid De Amborn
Original assignee: Individual
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1989-06-24
Filing date: 1989-06-24
Publication date: 1990-07-26
Anticipated expiration: 2009-06-25
Also published as: IT9020708A1; GB2234791A; FR2648885B1; GB9013771D0; IT1253881B; JPH0337455A; US5055096A; ES2024882A6; GB2234791B; SE9002176L; IT9020708A0; FR2648885A1; DD298016A5; SE9002176D0; SE468294B

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsthemmendes Differentialge triebe, bei dem zwei Achswellenräder mit Umfangsverzahnung koaxial in einem Differentialkorb gehalten sind und bei dem eine erste Gruppe der achsparallelen Ausgleichsräder mit einem der beiden Achswellenräder und eine zweite Gruppe der Ausgleichsräder mit dem anderen der beiden Achswellenräder und Räder beider Gruppen zumindest paarweise miteinander im Eingriff stehen und in einander durchdringenden Bohrungen des Differentialkorbes gehalten sind. Differentialgetriebe dieser Art sind aus der DE-PS 22 06 107 bekannt. Die teilsperrende Wirkung unter Dreh momentbeaufschlagung und bei einer Drehzahldifferenz zwischen den Achswellenrädern entsteht zum überwiegenden Teil durch die Reibung der Ausgleichsräder in ihren Bohrungen, die sich als Reaktionskräfte aufgrund der Verlagerung durch die Zahnkräfte ergeben. Die Achs wellenräder selber befinden sich dabei durch die symme trische Anordnung der Ausgleichsräder im wesentlichen im Gleichgewicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsthemmendes Differentialgetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen, das bei im wesentlichem unveränderten baulichem Aufwand eine erhebliche Steigerung der Sperrwirkung zuläßt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Ausgleichsräder im Differentialkorb unsymmetrisch über dem Umfang verteilt sind, und daß die Achswellenräder gleitend in Ausnehmungen des Differentialkorbes radial gegenüber diesen verlagerbar geführt sind. In bevorzugter Ausführung beschränkt sich die Anordnung der Ausgleichs räder im wesentlichen auf eine Umfangshälfte des Differentialkorbes. Die erfindungsgemäße Wirkung dieser Lösung besteht darin, daß sich die Zahnkräfte der Aus gleichsräder in bezug auf die Achswellenräder nicht ausgleichen, sondern daß sich die Komponenten in Richtung auf die weniger oder gar nicht nicht von Ausgleichsrädern besetzte Hälfte des Differentialkorbes addieren. Dies führt dazu, daß sich in dieser Richtung bei entsprechenden Radialverlagerungen der Achswellenräder Reibkräfte an dafür vorgesehenen Reibflächen ergeben, während umgekehrt jedes einzelne der Ausgleichsräder radial nach außen gedrückt wird und in bekannter Weise Reibkräfte an seinen Gleitflächen erzeugt. Unter dem Begriff Umfangsverzahnung sind sowohl gerade oder schräge Stirnradverzahnungen als auch Schneckenverzahnungen zu verstehen.

Die Reibflächen am Differentialkorb für das Zusammenwirken mit den Achswellenrädern können auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Nach einer ersten Möglichkeit sind zylindrische Taschen vorgesehen, in denen die Achswellen räder unmittelbar auf ihren Zahnköpfen gleiten. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Verzahnungsbereiche mit Spiel laufen zu lassen und die Reibung in Zylinder bohrungen durch an die Achswellenräder anschließende Zap fenteile zu erzeugen. Nach einer dritten Möglichkeit können an die Achswellenräder relativ stumpfwinkelige Konen angesetzt werden, die in entsprechenden Gegenkonen des Differentialkorbes gleiten, wodurch bei radialer Ver lagerung der Achswellenräder eine besonders hohe Sperr wirkung erzielt wird. Sind die Konen nicht in symme trischer Anordnung vorgesehen, entsteht außerdem ein Axialschub, der zusätzliche Reibung an einer entgegenlie genden Stirnfläche erzeugen kann.

Für die Ausbildung der Reibungsflächen der Ausgleichsräder im Differentialkorb sind im wesentlichen die gleichen Möglichkeiten gegeben, die vorstehend in bezug auf die Achswellenräder genannte sind, darüber hinaus ist es möglich, die Ausgleichsräder hülsenförmig auszubilden und gleitend auf fest im Differentialkorb eingesetzten Zapfen laufen zu lassen.

Die Gleitflächen können jeweils durch aus geeignetem Material bestehende, in den Differentialkorb eingesetzten Buchsen, die im Bereich der Verzahnungseingriffe längsgeschlitzt sein müssen und/oder aus stirnseitigen Ringscheiben bestehen. Letztere sind dann vorzusehen, wenn z. B. durch Schrägverzahnung oder durch Verwendung von Druckfedern zusätzliche Reibungskräfte an den Stirnseiten der Achswellenräder oder der Ausgleichsräder erzeugt werden.

Da die mit den Achswellenrädern verbundenen Wellen selbst verständlich im Gehäuse des Differentialgetriebes gelagert sind, ist eine Radialbewegung der Achswellenräder im Dif ferentialkorb ohne weitere Maßnahmen nur dann möglich, wenn die Lagerung einen nennenswerten axialen Abstand von den Achswellenrädern hat. Ist dies nicht der Fall, so ist nach einer ergänzenden Weiterbildung vorzusehen, daß im Differentialkorb ein Träger für die Ausgleichsräder und die Achswellenräder vorgesehen ist, der in Richtung der durch die unsymmetrische Anordnung der Ausgleichsräder bestimmten Resultierenden der Radkräfte im Differential korb verschiebbar gehalten ist. Unter Drehmoment wird hierbei die entsprechende zusätzliche Reibung zwischen Achswellenrädern und diesem Träger auch bei unveränderter Lage der Achswellenräder möglich, indem nämlich der Träger durch die Reaktionskräfte der Ausgleichsräder radial ver schoben wird. Nach einer besonderen Ausgestaltung wird eine in Richtung dieser Resultierenden verlaufenden Radial führung zwischen Differentialkorb und Träger vorgesehen.

Um durch die ungleiche Anordnung der Ausgleichsräder im Differentialkorb keine Unwucht entstehen zu lassen, ist es vorteilhaft, Ausgleichsbohrungen in der den Ausgleichs rädern gegenüberliegenden Korbhälfte oder Ausgleichsge wichte auf der Korbhälfte mit den Ausgleichsrädern vor zusehen, die im Volumen etwa den Zahnausnehmungen der Ausgleichsräder, soweit sie in ihre Ausnehmungen im Differentialkorb eingreifen, entsprechen müssen.

Durch die vorstehend beschriebenen erhöhten Reibungskräfte bei Drehzahldifferenz zwischen den Achswellenrädern unter Drehmoment ist es häufig möglich, bei einem Getriebe der genannten Art mit einer einfachen Stirnverzahnung der Räder auszukommen, sei es als Gerade- oder als Schrägver zahnung, wo bisher bei gleicher Baugröße zur Erhöhung der Reibung eine Schneckenverzahnung verwendet wurde. Durch eine Schrägverzahnung lassen sich hierbei zusätzliche Reibkräfte an den Stirnflächen der Zahnräder erzeugen, die die Sperrwirkung erhöhen.

Die Auslegung, daß die mit je einem der Achswellenräder in Eingriff befindlichen Ausgleichsräder zumindest paarweise miteinander kämmen sollen, schließt Ausführungen ein, nach denen die Ausgleichsräder z. B. in Dreiergruppen oder im geschlossenen Ring miteinander kämmen.

Die Größe der Ausgleichsräder ist nicht notwendigerweise gleich, aus Platzgründen kann es günstig sein, diese mit unterschiedlichem Durchmesser auszuführen. Bei unterein ander gleicher Größe der Achswellenräder ändert dies nichts am ausgeglichenen Drehmomentverhältnis an den Achswellenrädern. Durch eine unterschiedliche Größe der Achswellenräder untereinander, die ebenfalls gewählt werden kann, ist eine ungleiche Drehmomentverteilung an den Achswellenrädern grundsätzlich ebenfalls möglich.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential mit gleicher Drehmomentverteilung im Querschnitt,

Fig. 1b zeigt ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential nach Fig. 1a im Längsschnitt,

Fig. 2a zeigt ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential mit ungleicher Drehmomentverteilung im Querschnitt,

Fig. 2b zeigt ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential nach Fig. 2a im Längsschnitt.

In Fig. 1a ist ein Differentialkorb 1 mit einem daran befestigten Flansch 2 dargestellt. In diesem ist ein erstes Achswellenrad 3 gehalten, das mit vier über den Umfang ungleich verteilten Ausgleichsrädern 4 unmittelbar kämmt, die ihrerseits jeweils paarweise mit vier weiteren Ausgleichsrädern 5 in Eingriff sind. Diese sind mit einem zweiten im Querschnitt nicht dargestellten Achswellenrad in Eingriff. Eine Zwischenhülse 6 stützt die beiden Achs wellenräder gegeneinander ab. Im Differentialkorb 1 ist ein Träger 7 radial verlagerbar gehalten, so daß eine radiale Verlagerung der Ausgleichsräder 4, 5 den Träger 7 auf der Gegenseite an die Achswellenräder andrückt. Alle Ausgleichsräder 4, 5 und die Achswellenräder sind unmit telbar in dem Träger 7 gleitend aufgenommen. Im Diffe rentialkorb 1 sind sich gegenüberliegende Nuten 8 vor gesehen, in die mit dem Träger 7 über Schrauben 9 ver bundene Paßstücke 10 eingreifen, die etwa in Richtung der resultierenden der Radkräfte der Ausgleichsräder 4, 5 einander gegenüberliegend angeordnet sind und eine radiale Führung bilden.

In Fig. 1b ist über die mit gleichen Ziffern versehenen entsprechenden Teile aus Fig. 1a hinaus das dem Achs wellenrad 3 gegenüberliegende Achswellenrad 11 erkennbar, wobei die Abstützung beider gegeneinander über die Zwi schenhülse 6 deutlich wird. Ein Schraubbolzen 12 dient der Verbindung der beiden Hälften des Differentialkorbes 1.

In Fig. 2a ist ein Differentialkorb 1 mit einem daran befestigten Flansch 2 dargestellt. In diesem ist ein erstes Achswellenrad 3 gehalten, das mit drei über den Umfang ungleich verteilten Ausgleichsrädern 4 unmittelbar kämmt, die ihrerseits jeweils paarweise mit drei weiteren Ausgleichsrädern 5 in Eingriff sind. Diese sind mit einem zweiten im Querschnitt nicht dargestellten Achswellenrad in Eingriff. Eine Ausgleichsbohrung 13 ist in der den Ausnehmungen für die Ausgleichsräder 4, 5 gegenüberlie genden Gehäusehälfte vorgesehen. Zu jedem der Aus gleichsräder 5 führt eine Schmiermittelbohrung 14.

In Fig. 2b ist über die mit gleichen Ziffern versehenen entsprechenden Teile aus Fig. 2a hinaus das dem Achs wellenrad 3 gegenüberliegende Achswellenrad 11 erkennbar. Ein Schraubbolzen 12 dient der Verbindung des dreiteiligen Differentialkorbes 1. Es ist erkennbar, daß die Achswel lenräder 3, 11, die unmittelbar mit Achswellen 15, 16 verbunden sind, sich nach innen gegenüber dem Mittelteil des Differentialkorbes 1 abstützen. Die Achswellenräder 3, 11 sind zur ungleichen Drehmomentverteilung von unter schiedlichem Durchmesser.

Bezugszeichenliste

1 Differentialkorb
2 Flansch
3 Achswellenrad
4 Ausgleichsrad
5 Ausgleichsrad
6 Zwischenhülse
7 Träger
8 Nut
9 Schraube
10 Paßstück
11 Achswellenrad
12 Schraubbolzen
13 Ausgleichsbohrung
14 Schmiermittelbohrung
15 Achswelle
16 Achswelle

Claims

1. Selbsthemmendes Differentialgetriebe, bei dem zwei Achswellenräder (3, 11) mit Umfangsverzahnung koaxial in einem Differentialkorb (1) gehalten sind und bei dem eine erste Gruppe der achsparallelen Ausgleichs räder (4) mit einem der beiden Achswellenräder (3) und eine zweite Gruppe der Ausgleichsräder (5) mit dem anderen der beiden Achswellenrädern (11) und Räder (4, 5) beider Gruppen zumindest paarweise miteinander im Eingriff stehen und in einander durchdringenden Boh rungen des Differentialkorbes (1) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (4, 5) unsymmetrisch über dem Umfang des Differentialkorbes (1) verteilt sind und daß die Achswellenräder (3, 11) gleitend in Ausneh mungen des Differentialkorbes (1) radial gegenüber diesen verlagerbar gehalten sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (4, 5) auf einer Umfangshälfte des Differentialkorbes angeordnet sind.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (3, 11) unmittelbar auf ihren Zahnköpfen gleitend in den Ausnehmungen des Dif ferentialkorbes (1) gehalten sind.

4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder über an den Enden der Ver zahnungsteile liegende Zapfenteile gleitend in den Ausnehmungen des Differentialkorbes gehalten sind.

5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder über an den Ende der Ver zahnungsteile liegende Konusflächen in Gegenkonus flächen des Differentialkorbes gehalten sind.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (4, 5) unmittelbar auf ihren Zahnköpfen gleitend in den Ausnehmungen des Diffe rentialkorbes (1) gehalten sind.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder über an den Enden liegende glatte Zapfenabschnitte gleitend in Bohrungen des Differentialkorbes gehalten sind.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder als Hülsen ausgeführt und auf im Differentialkorb eingesetzten Lagerzapfen gleitend gehalten sind.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder und die Ausgleichsräder Schnecken und Schneckenräder sind.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder über an den Enden der Schneckenteile angeordnete Stirnradverzahnungen miteinander im Eingriff sind.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (3, 11) und die Aus gleichsräder (4, 5) geradverzahnte Stirnräder sind.

12. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Differentialkorb (1) Bohrungen (13) zur Aus wuchtung vorgesehen sind.

13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Differentialkorb angegossene oder befestigte Ausgleichsgewichte angeordnet sind.

14. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Differentialkorb (1) ein Träger (7) für die Ausgleichsräder (4, 5) und die Achswellenräder (3, 11) vorgesehen ist, der im wesentlichen in Richtung der durch die unsymmetrische Anordnung der Ausgleichsräder (4, 5) bestimmten resultierenden Radkräfte senkrecht zur Korbachse verschiebbar gehalten ist.

15. Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Richtung der resultierenden Radkräfte verlaufende Längsführung (8, 9, 10) für den Träger (7) im Dif ferentialkorb (1) vorgesehen ist.

16. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Reibmaterialeinsätze für die Achswellenräder und/oder die Ausgleichsräder in Form von längsge schlitzten Buchsen oder stirnseitigen Reibscheiben oder Reibkonen in die Ausnehmungen des Differen tialkorbes eingesetzt sind.

17. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder der ersten Gruppe gegenüber den Ausgleichsrädern der zweiten Gruppe unterschied lichen Durchmesser aufweisen.

18. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achswellenräder (3, 11) zur Erzeugung ungleicher Drehmomentverteilung unterschiedlichen Durchmesser haben.