DE4027369A1 - Spannelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein durch Drehantrieb betätigbares Spann- oder Spreizelement, das axiale Verstellkräfte, ggfs. auch radiale Verstellkräfte erzeugen kann. In beiden Fällen eignet es sich beispielsweise zur Betätigung einer Reibungsbremse in einem Sperrdifferential. Es ist auch auf andere Einsatzfälle anwendbar, beispielsweise eine selbstregelnde Drehverstellung in einem Nockenwellenan­ trieb. Zur Krafterzeugung ist dabei jeweils die Relativbe­ wegung zweier Teile zueinander um eine Rotationsachse erforderlich.

Beim obengenannten bevorzugten Anwendungsfall kann eines der gegeneinander verdrehbaren Teile mit dem Differential­ korb oder einem der Achswellenräder und das andere der gegeneinander verdrehbare Teile mit dem anderen der Achs­ wellenräder drehfest verbunden werden. Bei einer Drehzahl­ differenz zwischen den Achswellenrädern ergibt sich dann ein Druckaufbau, der über einen Kolben in eine axiale Schubwirkung auf die Achswellenräder nach außen oder über Backen in eine unmittelbar auf die Achswellenräder wir­ kende Anpreßkraft umgesetzt werden kann, was jeweils eine Bremswirkung der Achswellenräder gegenüber Gegenflächen im Differentialkorb oder relativ zueinander erzeugen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannelement bereitzustellen, das bei einer Drehzahldifferenz zwischen zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen einen in Spreiz- oder Stellkräfte umsetzbaren Druckaufbau erzeugt. Die Lösung besteht in einem solchen Spannelement, das gekenn­ zeichnet ist durch ein Gehäuseteil mit im wesentlichen drehsymmetrischem Gehäuse, zumindest einen im Gehäuseteil exzentrisch angeordneten achsparallel verschiebbaren Plun­ ger, zumindest einen im Gehäuseteil angeordneten, gegen­ über diesem verschiebbaren Kolben oder gegenüber diesem spreizbare Backen, einen vom Gehäuseteil und Kolben bzw. Backen begrenzten Druckraum, auf den der Plunger zumindest mittelbar einwirkt, und eine koaxial zum Gehäuseteil ange­ ordnete, relativ zu diesem antreibbare Nockenscheibe, die mit einer stirnseitigen Kurvenfläche auf den Plunger ein­ wirkt. In gleicher Weise kann eine auf einer Umfangsfläche liegende Nockenkurve auch einen radial verschieblichen Plunger beaufschlagen.

Die hierbei erzeugte Verspannkraft ist mit der Frequenz der Plungerbetätigung pulsierend. Plunger, Druckraum und Kolben bzw. Backen wirken miteinander als Druckverstärker. Gehäuseteil und Nockenscheibe können aus Montagegründen voneinander getrennt sein und nur durch weitere Teile miteinander in Anlage gehalten werden; es ist jedoch auch möglich, eine Axialsicherung der Nockenscheibe gegenüber dem Gehäuseteil vorzunehmen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist ein mit dem Druckraum über eine Drosselleitung einerseits und ein zum Druckraum hin offenes Rückschlagventil andererseits ver­ bundenes Druckmittelreservoir vorgesehen. Durch diese Ausführung kann sichergestellt werden, daß bei einem Beenden der relativen Rotationsbewegung in einer Stellung mit eingeschobenem Plunger und also erhöhtem Druck im Druckraum dieser abgebaut werden kann. Bei einem erneuten Auftreten einer relativen Rotationsbewegung und einem Nachaußentreten des Plungers kann dann über das Rück­ schlagventil wieder Druckmittel in ausreichender Menge in den Druckraum angesaugt werden. In günstiger Ausführung ist das genannte Reservoir von einem im Gehäuseteil feder­ abgestützten Kolben begrenzt, der ein Überströmen vom Druckmittelreservoir über das Rückschlagventil in den Druckraum unterstützt.

Der Plunger wirkt in bevorzugter Weise über eine Feder auf ein den Druckraum begrenzendes Element, insbesondere ein Wellrohr ein, um eine Sicherheit gegen einen Überdruck im Druckraum zu gewährleisten.

Der Kolben kann unmittelbar koaxial im Gehäuseteil geführt sein, bevorzugt ist jedoch die Verbindung beider Teile über ein den Druckraum umschließendes Wellrohr.

Eine weitere Ausbildung geht dahin, einen von der Relativ­ verschiebung des Kolbens gegenüber dem Gehäuseteil ge­ steuerten Überstromkanal vorzusehen, der eine Verbindung vom Druckraum zu einem weiteren Druckmittelreservoir schafft. Hiermit kann beispielsweise der axiale Vorschub des Kolbens begrenzt werden. Bevorzugt ist jedoch, den Überstromkanal so zu gestalten, daß der Druckraum bei einer äußeren Verstellung des Kolbens entlastet wird. Dies kann insbesondere bei dem Einsatz in einem Differentialge­ triebe mit schrägverzahnten Achswellenrädern der Fall sein, wobei bei Schubumkehr die durch das Spannelement erzielte Bremswirkung aufgehoben werden soll, um eine Kompatibilität des Differentialgetriebes mit einem Antiblockiersystem sicherzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nach­ folgenden Figur beschrieben. Hierzu ist das Gehäuseteil 1 gezeigt, in dem eine Längsnut 12 zur Drehsicherung gegen­ über dem nicht näher dargestellen Differentialkorb vorge­ sehen ist. Das Gehäuseteil 1 des Spannelements ist über ein Wellrohr 15 mit einem Axialkolben 5 drehfest ver­ bunden. In alternativer Ausgestaltung kann der Axialkolben 5 auch seinerseits drehgesichert gegenüber dem Differen­ tialkorb in diesem geführt sein. Vom Wellrohr 15 wird zwischen dem Gehäuse 1 und dem Axialkolben 5 ein Druckraum 13 eingeschlossen. Der Axialkolben 5 stützt sich an einem der Achswellenräder 26 ab. Mit dem anderen der Achswellen­ räder 27 ist über eine nicht näher dargestellte Verspan­ nung eine topfförmig ausgebildete Nockenscheibe 2 ver­ bunden, deren stirnseitige Nockenkurve durch eine ge­ strichelte Linie angedeutet ist. Über dem Umfang weist diese Nockenscheibe 2 jeweils zumindest eine, in der Dar­ stellung zwei stirnseitige Erhebungen und zwei Senkungen auf.

Die Nockenscheibe 2 wirkt unmittelbar auf einen exzen­ trisch im Gehäuse 1 angeordneten Plunger 8 ein. Dieser gleitet unmittelbar in einer Buchse 7, die in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Der Plunger 8 wirkt über eine Druckfeder 18 auf einen Federhalter 6 ein, der unmittelbar mit einem stirnseitig geschlossenen Wellrohr 16 verbunden ist. Das Wellrohr 16 schließt an die Buchse 7 an. Bei einer relativen Drehbewegung des Achswellenrades 27 gegenüber dem Differentialkorb 25 wird der Plunger 8 von der Nocken­ scheibe 2 in eine oszillierende Bewegung versetzt, die sich über die Druckfeder 18, die im wesent­ lichen Überlastfunktion hat, und das Wellrohr 16 als Pul­ sation auf den Druckraum 13 auswirkt.

In das Gehäuse ist zum Plunger 8 diametral gegenüber­ liegend achsparallel eine weitere Buchse 9 eingesetzt, in der ein weiterer Kolben 10 gehalten ist, der sich über eine Druckfeder 19 und eine Scheibe 11 an einem Sicherungsring 23 abstützt. In die Buchse 9 ist ein Rück­ schlagventil 20 eingesetzt, das mit dem Kolben 10 ein Reservoir 21 einschließt, wobei das Rückschlagventil vom Reservoir 21 zum Druckraum 13 öffnet. Vom Druckraum 13 führt längs des Ventilkörpers des Ventils 20 und radial durch die Buchse 9 ein Drosselkanal 22. Kommt die Nocken­ scheibe 2 bei eingedrücktem Plunger 8 und damit erhöhten Druck im Druckraum 13 gegenüber dem Gehäuse 1 zum Still­ stand, so baut sich der erhöhte Druck, der eine erhöhte Sperrwirkung bedeuten würde, über den Drosselkanal 22 ab. Bei anschließender erneuter Rotation der Nockenscheibe 2 gegenüber dem Gehäuse 1 wird der bei Druckausgleich gegen die Kraft der Druckfeder 19 zurückgedrückte Kolben 10 das Rückschlagventil 20 öffnen und über den Druckraum 13 und das Wellrohr 16 den Plunger 8 in eine aus dem Gehäuse 1 teilweise herausgedrückte Stellung schieben. Beim nächsten Eindrücken des Plungers 8 entsteht wieder ein hoher Druck im Druckraum 13, da das Rückschlagventil 20 sofort schließt.

Im Gehäuse 1 ist ein Bolzen 3 mittels einer Mutter 24 verspannt, auf dem der Axialkolben 5 verschiebbar ist. Weiterhin ist auf diesem Bolzen 3 ein Scheibenkörper 4 aufgepreßt, der über ein weiteres Wellrohr 14 mit dem Axialkolben 5 verbunden ist. Im Bolzen 3 ist ein Überströmkanal 29 vorgesehen, der bei einer axialen Ver­ schiebung des Axialkolbens 5 in Richtung auf das Gehäuse 1 hin den Druckraum 13 mit dem Inhalt eines vom Wellrohr 14 zwischen Scheibe 4 und Axialkolben 5 eingeschlossenen Entlastungsreservoir 28 freigibt. Eine derartige Ver­ schiebung des Axialkolbens 5 nach innen im Differential­ korb 25 kann bei schrägverzahnten Achswellenrädern 26, 27 bei Schubumkehr erfolgen, so daß in dieser Situation selbst bei Kurvenfahrt oder Radschlupf, d. h. Drehzahl­ differenz zwischen den Achswellenrädern keine Bremswirkung entstehen kann. Das erfindungsgemäße Spannelement ist jedoch auch ohne den aus Wellrohr 14, Scheibe 4 und Axial­ kolbens 5 gebildeten und über den Überstromkanal 29 beauf­ schlagbaren Druckentlastungsraum 26 funktionsfähig. Der Axialkolben 5 kann ohne diese Teile zur besseren Ab­ dichtung scheibenförmig geschlossen sein.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuseteil
 2 Nockenscheibe
 3 Bolzen
 4 Scheibe
 5 Axialkolben
 6 Federhalter
 7 Buchse
 8 Plunger
 9 Buchse
10 Kolben
11 Scheibe
12 Längsnut
13 Druckraum
14 Wellrohr
15 Wellrohr
16 Wellrohr
17 Druckfeder
18 Druckfeder
19 Druckfeder
20 Rückschlagventil
21 Druckmittelreservoir
22 Drosselkanal
23 Sicherungsring
24 Mutter
25 Differentialkorb
26 Achswellenrad
27 Achswellenrad
28 Entlastungsreservoir
29 Überströmkanal

Claims (7)

1. Durch Drehantrieb betätigbares Spann- oder Spreiz­ element, beispielsweise zur Betätigung einer Reibungs­ bremse in einem Sperrdifferential, gekennzeichnet durch
ein Gehäuseteil (1) mit im wesentlichen drehsym­ metrischem Gehäuseumfang,
zumindest einen im Gehäuseteil (1) exzentrisch ange­ ordneten achsparallel verschiebbaren Plunger (8),
zumindest einen im Gehäuseteil (1) angeordneten, ge­ genüber diesem verschiebbaren Kolben (5) oder gegen­ über diesem spreizbare Backen,
einen vom Gehäuseteil (1) und Kolben bzw. Backen be­ grenzten Druckraum (13), auf den der Plunger (8) zumindest mittelbar einwirkt, und
eine koaxial zum Gehäuseteil (1) angeordnete, relativ zu diesem antreibbare Nockenscheibe (2), die mit einer stirnseitigen Kurvenfläche auf den Plunger (8) ein­ wirkt.

2. Spannelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Druckraum (13) über eine Drosselleitung (22) einerseits und ein zum Druckraum (13) hin öff­ nendes Rückschlagventil (20) andererseits verbundenes erstes Druckmittelreservoir (21).

3. Spannelement nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet durch ein mittels eines vom Kolben (5) bzw. den Backen ge­ steuerten Überströmkanals (20) mit dem Druckraum (13) verbundenes zweites Druckmittelreservoir (28).

4. Spannelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (8) über eine Feder (18) auf ein den Druckraum (13) beaufschlagendes elastisches Element, insbesondere ein Wellrohr (16), einwirkt.

5. Spannelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Druckmittelreservoir (21) durch einen federnd am Gehäuseteil (1) abgestützen Kolben (10) begrenzt wird.

6. Spannelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellrohr (15), das mit Gehäuseteil (1) und Kolben (5) verbunden ist, den Druckraum (13) am Umfang begrenzt.

7. Spannelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckmittelreservoir (21) von einem zwischen einer Scheibe (4) und dem Kolben (5) be­ festigten Wellrohr (14) begrenzt wird.